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作者：刘灿文;邓智;叶祥柯;李政;
单位：教育部粒子与辐射成像重点实验室;清华大学工程物理系;
摘要：本文介绍了一款用于硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)的低噪声CMOS前放ASIC的设计和测试情况。本文通过原理图仿真确定了前放输入晶体管的尺寸和电流,并对前放结构和相关晶体管尺寸进行了优化;通过版图后仿真保证了实际芯片性能和仿真性能的一致性。最终芯片核心电路的版图尺寸为770μm×580μm。仿真输出波形上升时间约为50 ns,探测器漏电流为0.2 pA,达峰时间为12μs时的等效噪声电荷(Equivalent Noise Charge,ENC)约为4.8 e-@20℃。对前放芯片进行了纯电子学测试,实际测得芯片输出波形上升时间约为60 ns,12μs达峰时间时ENC约为5.3 e~-@20℃。连SDD进行了~(55) Fe Mn-Kα能谱测试,在温度为-80℃,探测器漏电流为0.005 pA,采用数字梯形滤波电路上升时间为20μs时,测得5.9 keV能峰的能量分辨率半高宽为149.9 eV。
关键词：电荷灵敏前放;;低噪声;;ASIC;;硅漂移探测器
基金资助：国家重点研发计划(2022YFF0709502)资助
