中科院微電子所在“熱電堆傳感器配套芯片”項目中取得成果

由*微電子研究所集成電路先導工藝中心(十室)牽頭，集成電路與系統研究室(二室)混合信號模擬IP團隊承擔的“熱電堆傳感器配套芯片”課題，近日完成熱電堆模擬前端及高精度溫度傳感器芯片測試。測試結果顯示，芯片在功能和性能上均達到較高水平，是目前國內針對熱電堆應用的高性能集成電路芯片。

近年來隨著紅外傳感技術的不斷進步，采用微機械系統(MEMS)技術制作的非致冷熱電堆紅外探測器以其能耗低，重量輕，體積緊湊、開機預熱時間短和成本低等優點而倍受關注。且因其制作工藝與標準CMOS工藝兼容、結構簡單、可靠，易于與外圍信號處理電路進行單片集成等特點，更是成為了工業界和科研單位研究的熱點。

在二室主任黑勇研究員的規劃指導下，由胡曉宇副研究員、范軍、陳鋮穎組成的模擬IP項目組對熱電堆外圍配套芯片關鍵技術展開研究，在本課題中成功完成了低噪聲低失調模擬前端以及高精度溫度傳感器的芯片。測試結果表明，該芯片性能達到國內*水平。其中低噪聲低失調模擬前端采用斬波技術，包括低噪聲低失調運算放大器以及高精度Sigma-Delta模數轉換器。測試結果顯示，該芯片有效檢測精度達到9bit，在-40~125℃溫度范圍內，模擬前端放大增益線性度變化僅為4.5%。在高精度溫度傳感器設計中，項目組充分考慮了運算放大器失調、BJT失配、電流鏡失配、BJT工藝誤差、后端量化電路失調等非理想因素，采用離散時間的工作方式，結合分時平均的控制測量思路，結合BJT增益非線性校正、器件失配校正等技術，zui終完成了設計。通過溫箱測試，該溫度傳感器在20～125 ℃范圍內，檢測精度控制在±0.1℃以內。

目前，項目組重點突破了部分低噪聲、低失調模擬前端關鍵技術，并以此為基礎，進一步探索高性能熱電堆傳感器單芯片集成技術，為開展高性能的紅外傳感器配套芯片和產業化奠定了良好的基礎。