如今,电子设备已经完全融入人们的生产生活之中,电子设备需要使用环境光距离传感器来获取外界信息,因此,各式各样的传感器层出不穷。随着电子设备的智能化、集成化以及体积的缩小,其对于传感器功能的要求也逐渐提高。环境光探测与接近距离探测是智能电子设备的需求之一,因此,本文提出了一种可进行检测环境光信息与探测接近距离信息二合一光电传感器,并在低成本的0.18 μm标准CMOS工艺下实现该光电传感芯片的单片集成研制。
本文主要工作和研究成果包括以下方面:1、根据功能要求,提出集环境光与距离探测的二合一功能传感器的设计思路,对整个传感器芯片拟定性能指标参数,整体布局电路各功能模块。2、设计了与0.18μm标准CMOS工艺相兼容的硅基光电探测二极管阵列,用以探测环境光强度信息与接近距离信息。3、具体模拟仿真设计了低温度漂移系数的带隙基准电路、高增益的跨阻放大电路、逐次逼近型模拟数字转换器等关键电路模块,较终实现了数字信号输出。4、对所设计的光电传感芯片参加华润上华公司开设的多项目晶圆流片。测试结果表明,传感器可实现照度范围0~10000Lux的环境光探测,可检测15cm内物体与传感器的接近距离。本文的创新点如下:在0.18 μm标准CMOS工艺下实现了一款集成了光电探测器阵列、信号放大电路、模数转换电路及I2C总线电路的数模集成传感芯片,该芯片实现了环境光强度检测与接近距离探测的功能,并可应用至智能电子设备。