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红外成像技术通过探测目标物体的红外辐射，利用光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，其核心是焦平面芯片和信号处理电路。非制冷红外成像技术具有质量轻、体积小、寿命长、功耗小、启动快及成本较低等优点，成为近年来研究的热点。 论文首先研究了二极管的热学和电学特性，在此基础上设计了以二极管为热敏器件的红外探测器。提出在SOI衬底上制造该探测器，并采用谐振腔结构以提高器件的红外吸收率。论文重点研究了制造中的深槽刻蚀与填充工艺，双悬空结构制造工艺。创新的采用双牺牲层工艺在SOI衬底上实现了带谐振腔的二极管型红外探测器，完成了高性能红外成像器件阵列的制造。测试了单元器件的热响应时间、比探测率、二维阵列的均匀性等性能参数。结果表明，所研制的红外探测器的热响应时间为27ms，比探测率为2.07×107 cmHz1/2/W，二维阵列直流偏置均匀性为99.273％。 其次，对读出电路的结构进行了分析，针对阵列器件的特点，创新的在读出电路的计算公式中引入了矩阵算符。利用矩阵算符将读出电路的计算公式从单点扩展为阵列。论文分析比较了典型的积分放大电路，采用电容反馈跨阻放大器结构(CTIA)设计了模拟电路。对低噪声低失调CMOS运算放大器进行了研究，设计了基于斩波技术的低噪声低失调运算放大器。引入了积分时间控制信号的概念。利用这一概念设计了时序可调的读出电路，使得读出电路可针对所制造的器件进行时序调整，以设置最佳增益。完成电路版图的设计及验证，并进行了流片。对读出电路的测试结果表明，读出电路的时序、积分功能、采样保持功能等符合设计要求，模拟电路与理论计算值的偏差为0.5％，小于器件的失调。数字电路的延迟为皮秒量级，远小于时钟周期。低噪声低失调运算放大器的等效输入噪声为96nV/(Hz)1/2、失调为3μ V、开环增益为135dB、增益带宽积为3MHz，综合性能达到先进水平。 最后，对阵列器件和读出电路的集成系统进行了研究。设计了成像系统，将制造的器件及电路集成在成像系统上。研究了成像软件的基本功能，给出了成像数据的结构及成像软件的图像处理算法。利用所研制的成像系统实现了高温目标物体的红外响应，在国内率先实现了二极管型非制冷红外成像系统的原理性实验验证。