Estudo e caracterização elétrica de ruídos de bolômetros em LSMO e proposta de redução de interferências em matrizes de detectores bolométricos em Si-Poli [recurso eletrônico]
Mario Eduardo de Barros Gomes e Nunes da Silva
TESE
Português
T/UNICAMP Si38e
[Study and electrical characterization of LSMO bolometers noise and proposal for reducing interferences in Poly-Si bolometric detectors arrays]
Campinas, SP : [s.n.], 2021.
1 recurso online (162 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Leandro Tiago Manera
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Resumo: Esta tese trata do estudo e caracterização de ruídos em bolômetros, bem como estuda a origem das interferências em matrizes de bolômetros, também chamadas FPAs (Matriz de Plano Focal), e apresenta uma proposta para mitigar esse efeito indesejável. Bolômetros são detectores de infravermelho...
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Resumo: Esta tese trata do estudo e caracterização de ruídos em bolômetros, bem como estuda a origem das interferências em matrizes de bolômetros, também chamadas FPAs (Matriz de Plano Focal), e apresenta uma proposta para mitigar esse efeito indesejável. Bolômetros são detectores de infravermelho com aplicações nas mais diversas áreas tais como medicina, defesa e astronomia. Tanto os ruídos como as interferências reduzem a qualidade do seu sinal, e por conseguinte, reduzem sua confiabilidade. Na parte deste trabalho onde foram empregados dispositivos fabricados em LSMO (manganita de lantânio dopada com estrôncio), foram realizadas medições I-V (corrente-tensão) e de ruídos, com as quais foi possível determinar vários parâmetros das amostras, tais como resistência, resistividade, dR/dT, TCR (Coeficiente de Temperatura da Resistência), condutância térmica, sensitividade e NEP (Potência Equivalente de Ruído). Alguns dos resultados obtidos com as amostras em LSMO foram TCR 5 %.K-¹, NEP 7×10-¹³ W.H-¹/², e tempo de resposta 1,22 ms. Esses resultados estão coerentes com os reportados na literatura. Um resultado interessante é que o ruído de fônons domina o ruído térmico em determinados correntes de polarização entre 310 K e 330 K. Já no contexto das matrizes bolométricas (FPAs) foi proposta uma solução com o uso de diodos em série a cada um dos detectores feitos em silício policristalino (Si-Poli), reduzindo assim a interferência originada dos dispositivos adjacentes. Foram realizadas simulações de circuitos, e construídas placas de circuitos para validação. Na sequência, circuitos integrados (CIs) foram projetados e simulados utilizando a ferramenta CADENCE, fabricados utilizando tecnologia XFAB XC06, e por fim medições para validação foram executadas. Os resultados mostraram que a solução adotada foi capaz de eliminar as interferências, pois os resistores das matrizes bolométricas mantiveram seu valor de projeto (? 100 k) indicando que a solução foi eficiente. A contribuição científica desta tese são detectores e FPAs com sinais de melhor qualidade. Já as contribuições tecnológicas foram a validação de um novo material para aplicações em bolômetros, e tornar a fabricação de FPAs bolométricas mais simples e barata, reduzindo os níveis de metal e tamanho do DIE
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Abstract: This thesis deals with the study and characterization of bolometers noise, as well as studies the origin of interferences in bolometer arrays, also called FPAs (Focal Plane Array), and presentes a proposal to mitigate this undesirable effect. Bolometers are infrared detectors with...
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Abstract: This thesis deals with the study and characterization of bolometers noise, as well as studies the origin of interferences in bolometer arrays, also called FPAs (Focal Plane Array), and presentes a proposal to mitigate this undesirable effect. Bolometers are infrared detectors with applications in diverse areas such as medicine, defense and astronomy. Both noise and interferences reduce the signal quality, and therefore, reduce its reliability. In the part of this work where devices manufactured in LSMO (lanthanum strontium manganite) were used I-V (Current-Tension) and noise measurements were performed, and with that it was possible to determine several parameters of the samples, such as resistance, resistivity, dR/dT, TCR (Temperature Coefficient of Resistance), thermal conductance, sensitivity and NEP (Noise Equivalent Power). Some results obtained with the LSMO samples were TCR 5 %.K-¹, NEP 7×10-¹³ W.H-¹/², and response time 1,22 ms. These results are consistent with those reported in the literature. An interesting result is that the phonon noise dominates the thermal noise in certain polarization currents between 310 K and 330 K. In the context of bolometric arrays (FPAs), a solution was proposed using diodes in series to each detector made in polycrystalline silicon (Poly-Si), thereby reducing the interference originating from adjacent devices. Circuit simulations were performed, and circuit boards were built for validation. In sequence, integrated circuits (ICs) were designed and simulated using the CADENCE design tools, manufactured using XFAB XC06 technology, and finally measurements for validation were performed. The results showed that the adopted solution has been able to eliminate the interferences, since the resistors of the bolometric arrays maintained their design value (? 100 k) indicating that the solution was efficient. The scientific contribution of this thesis are detectors and FPAs with better quality signals. As for the technological contributions were the validation of a new material for bolometer applications, and become the manufacture of bolometric FPAs simpler and cheaper, reducing the metal levels and size of the DIE
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Manêra, Leandro Tiago, 1977-
Orientador
Bacurau, Rodrigo Moreira, 1988-
Avaliador
Zoccal, Leonardo Breseghello, 1977-
Avaliador
Nelli, Roberto Ribeiro
Avaliador
Della Lucia, Felipe Lorenzo, 1984-
Avaliador
Estudo e caracterização elétrica de ruídos de bolômetros em LSMO e proposta de redução de interferências em matrizes de detectores bolométricos em Si-Poli [recurso eletrônico]
Mario Eduardo de Barros Gomes e Nunes da Silva
Estudo e caracterização elétrica de ruídos de bolômetros em LSMO e proposta de redução de interferências em matrizes de detectores bolométricos em Si-Poli [recurso eletrônico]
Mario Eduardo de Barros Gomes e Nunes da Silva