基于微測輻射熱計宏模型的基礎(chǔ)IP庫研究.pdf

1、微測輻射熱計型非制冷紅外焦平面陣列(IRFPA)是典型的單片集成微機電系統(tǒng)(MEMS)。具有懸空橋式結(jié)構(gòu)的微測輻射熱計通過 MEMS工藝直接制備在讀出集成電路(ROIC)晶圓上。現(xiàn)階段，微測輻射熱計和 ROIC無法在同一設(shè)計平臺進行系統(tǒng)級設(shè)計和仿真。微測輻射熱計器件的設(shè)計，一般是采用有限元法(FEM)設(shè)計仿真工具；而ROIC的設(shè)計，則采用電路設(shè)計仿真工具。二者的設(shè)計無法在同一平臺上完成，造成微測輻射熱計的設(shè)計和后端ROIC的設(shè)計脫節(jié)，無

2、法進行微測輻射熱計的系統(tǒng)級設(shè)計，也就不能對微測輻射熱計系統(tǒng)的整體性能進行評估。這導(dǎo)致微測輻射熱計的設(shè)計周期長，浪費人力、物力，制約了微測輻射熱計的快速發(fā)展。本文就如何建立起微測輻射熱計器件設(shè)計與電路設(shè)計之間的聯(lián)系，實現(xiàn)系統(tǒng)級仿真進行了相關(guān)研究。
　　本文通過對微測輻射熱計進行電學(xué)、熱學(xué)分析，建立起微測輻射熱計等效電路宏模型，運用硬件描述語言Verilog-A將其進行描述，以此為基礎(chǔ)在電路仿真軟件Cadence Virtuoso中建

3、立起微測輻射熱計的基礎(chǔ)IP庫。為了對建立起來的基礎(chǔ)IP庫進行驗證，本文采用有限元分析和理論計算提取了微測輻射熱計的重要參數(shù)：熱容、熱時間常數(shù)、熱導(dǎo)、器件初始電阻和電阻溫度系數(shù)，將參數(shù)添加到微測輻射熱計基礎(chǔ)IP庫中，并在仿真器Spectre中對IP庫的輸出特性進行分析，仿真結(jié)果與理論預(yù)期一樣。這證明了本篇論文所建立起來的微測輻射熱計基礎(chǔ)IP庫能夠表征微測輻射熱計的主要性能，能夠在系統(tǒng)級設(shè)計仿真中代替微測輻射熱計器件與后端ROIC完成系統(tǒng)級