CMOS低噪声高响应度太赫兹探测器线阵电路设计

作     者：徐雷钧 马宇杰 黄磊 白雪 陈建锋 

作者机构：江苏大学电气信息工程学院 

出 版 物：《半导体技术》 (Semiconductor Technology)

年 卷 期：2025年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61874050) 

主　　题：互补金属氧化物半导体(CMOS) 太赫兹 探测器 高响应度 低噪声 

摘      要：为了进一步提高电压响应度和探测成像速度，降低噪声等效功率，基于0.18 μm CMOS工艺设计了一种低噪声高响应度太赫兹探测器线阵电路，提出了一种由自混频功率探测电路、电压缓冲级、运算放大器组成的1×4太赫兹阵列结构。通过源极差分驱动的自混频功率探测电路将辐射信号耦合至场效应管的栅极和源极，实现高响应度。通过电压缓冲级降低总体噪声，通过运算放大器有效放大探测信号。探测器线阵电路面积为0.8 mm2。测试结果表明，当偏置电压为0.5 V时，该探测系统对0.37 THz辐射信号的电压响应度最大可达441 kV/W，对应的最小噪声等效功率为48 pW/Hz1/2。相比单像素探测器，该探测器阵列可有效提升探测成像速度；相比传统的探测器阵列，该探测器阵列具有更优的性能参数。