紅外探測(cè)器有單元、線(xiàn)列(有TDI多列和無(wú)TDI單列器件)和二維陣列(面陣)等種類(lèi)。對(duì)于掃描成像系統(tǒng),整幀圖像的獲取可以用單元探測(cè)器二維掃描。如用線(xiàn)列器件,只需一維掃描即可獲取二維圖像,幀頻較單元掃描高。面陣器件主要用于凝視成像系統(tǒng)。
線(xiàn)列或二維陣列都是通過(guò)透明襯底背面光照的,其焦平面結(jié)構(gòu)有:
1、直接混成
紅外探測(cè)器通過(guò)銦柱直接電學(xué)連結(jié)到前放陣列。直接混成有較好的可生產(chǎn)性,高密度的凝視或掃描成像陣列探測(cè)器通常都用直接混成的焦平面結(jié)構(gòu)。直接混成需要在每個(gè)探測(cè)器下為讀出前放和相應(yīng)電路留出足夠的單元面積,因此,功能受到較大限制。
2、間接混成
間接混成是用一塊電路板把一個(gè)或多個(gè)紅外探測(cè)器連接到一個(gè)或多個(gè)ROIC上。因?yàn)殡娐烦叽绮辉偈芴綔y(cè)器下部有限空間的限制,尺寸較大、功能更完善的前放和信號(hào)處理電路可以在間接讀出電路的較大單元中制造。間接混成也可以減小探測(cè)器與ROIC材料間的熱失配引起的應(yīng)力。大線(xiàn)列通常用間接混成結(jié)構(gòu)。
3、單片結(jié)構(gòu)
把探測(cè)器和讀出電路集成在一起,信號(hào)處理電路裝在探測(cè)器周?chē)?,用引線(xiàn)焊接到探測(cè)器上。由于紅外探測(cè)器光敏面積受到周?chē)x出電路限制,探測(cè)器的占空銀子較小。
4、Z技術(shù)
從結(jié)構(gòu)上看,每一像元的信號(hào)處理區(qū)域在垂直方向上大大延伸了,極薄的讀出芯片疊堆并粘接在一起,探測(cè)器陣列用銦柱連到端面上。這種結(jié)構(gòu)對(duì)增加焦平面器件的信號(hào)處理功能很有好處,但是,Z技術(shù)目前尚未成熟。
5、環(huán)孔技術(shù)
環(huán)孔技術(shù)把探測(cè)器材料粘接到硅讀出芯片,再將紅外探測(cè)器材料減薄。探測(cè)單元通常是二極管或MIS器件,它們通過(guò)環(huán)孔與底層的讀出電路連接。
線(xiàn)陣或面陣響應(yīng)率的均勻性和動(dòng)態(tài)范圍對(duì)成像系統(tǒng)尤為重要。非均勻校正要求大量額外的信息處理,還要損失器件的動(dòng)態(tài)范圍。不能完全被校正的不均勻性稱(chēng)為殘余不均勻性,它將限制成像系統(tǒng)的信噪比。器件的每個(gè)象元在積分時(shí)間內(nèi)存貯的電荷等于光子通量乘以量子效率。電荷存貯容量本身是紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)、象元尺寸和間距、以及工作條件的復(fù)雜函數(shù),而讀出的儲(chǔ)存能力限制了動(dòng)態(tài)范圍的上限。