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我国热电堆传感器配套芯片领域取得丰硕成果

2020-12-09 14:30:31

咸宁建材网讯:由中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心(十室)牵头,专用集成电路与系统研究室(二室)混合信号模拟IP团队承担的“热电堆传感器配套芯片”课题,近日完成热电堆模拟前端及高精度温度传感器芯片测试。测试结果显示,芯片在功能和性能上均达到较高水平,是目前国内首款针对热电堆应用的高性能专用集成电路芯片。

近年来随着红外传感技术的不断进步,采用微机械系统(MEMS)技术制作的非致冷热电堆红外探测器以其能耗低,重量轻,体积紧凑、开机预热时间短和成本低等优点而倍受关注。且因其制作工艺与标准CMOS工艺兼容、结构简单、可靠,易于与外围信号处理电路进行单片集成等特点,更是成为了工业界和科研单位研究的热点。

在二室主任黑勇研究员的规划指导下,由胡晓宇副研究员、范军、陈铖颖组成的模拟IP项目组对热电堆外围配套芯片关键技术展开研究,在本课题中成功完成了低噪声低失调模拟前端以及高精度温度传感器的芯片研发。测试结果表明,该芯片性能达到国内一流水平。其中低噪声低失调模拟前端采用斩波技术,包括低噪声低失调运算放大器以及高精度Sigma-Delta模数转换器。测试结果显示,该芯片有效检测精度达到9bit,在-40~125℃温度范围内,模拟前端放大增益线性度变化仅为4.5%。在高精度温度传感器设计中,项目组充分考虑了运算放大器失调、BJT失配、电流镜失配、BJT工艺误差、后端量化电路失调等非理想因素,采用离散时间的工作方式,结合分时平均的控制测量思路,结合BJT增益非线性校正、器件失配校正等技术,最终完成了设计。通过温箱测试,该温度传感器在20~125℃范围内,检测精度控制在±0.1℃以内。

目前,项目组重点突破了部分低噪声、低失调模拟前端关键技术,并以此为基础,进一步探索高性能热电堆传感器单芯片集成技术,为开展高性能的红外传感器配套芯片研发和产业化奠定了良好的基础。

标签 芯片   失调   失配   模拟   热电   测试
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