阵列型场效应管光电传感器及未知光源波长识别方法技术

本发明专利技术提供了一种阵列型场效应管光电传感器及未知光源波长识别方法，所述阵列型场效应管光电传感器包括依次设置在基板上的场效应管Ⅰ、场效应管Ⅱ、场效应管Ⅲ、场效应管Ⅳ和场效应管

【技术实现步骤摘要】
阵列型场效应管光电传感器及未知光源波长识别方法


[0001]本专利技术涉及场效应管光电传感器
，具体的说，涉及了一种阵列型场效应管光电传感器及未知光源波长识别方法。

技术介绍

[0002]光电型红外传感器是指一些半导体材料在红外辐射的照射下产生光电效应，从而使材料的电学特征发生变化，通过测量电学特征的变化，确定红外辐射的强弱。当半导体材料吸收入射光子后，半导体材料内有些电子和空穴从原来不导电的束缚状态，转变到能导电的自由状态，从而使半导体的电导率增加，这种现象称为光电导效应。利用半导体的光电导效应制成的红外传感器，叫做光电导传感器；这类传感器灵敏度高，响应速度快，响应频率高，也是目前种类最多、应用最广的一类光电探测器。
[0003]利用场效应管制作微结构传感器，是近年来随着微电子IC技术和MEMS的发展而产生的，将导电聚合物取代通常MOSFET中的栅金属，形成具有聚合物MOSFET结构的化学场效应管传感器，在测量上可避免电导不易测量的问题。
[0004]需要说明的是，目前光电导材料所开展的研究基本为二元材料，也无法做到全波段吸收，因此现有红外光电传感器通常为单点式红外光电传感器，只能在响应波段范围内检测红外光的光强，对已知辐射波长的光源进行辐射能量的检测，但无法对未知光源进行波长识别，在光谱检测应用领域受到一定限制。
[0005]然而，激光光源、LED光源等光源在出厂检验时，需要检验光源的峰值波长是否满足要求、辐射能量是否满足要求，因此设计一种能够识别未知光源波长的传感器十分有必要。r/>[0006]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种阵列型场效应管光电传感器及未知光源波长识别方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术第一方面提供一种阵列型场效应管光电传感器，其包括依次设置在基板上的场效应管Ⅰ、场效应管Ⅱ、场效应管Ⅲ、场效应管Ⅳ和场效应管
Ⅴ
，所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
分别对应不同的工作波长范围，形成2.7μm至3.9μm峰值波长梯度。
[0009]本专利技术第二方面提供一种未知光源波长识别方法，其包括以下步骤：初始化阶段：在所述场效应管Ⅰ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS1
，在所述场效应管Ⅱ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS2
，在所述场效应管Ⅲ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS3
，在所述场效应管Ⅳ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS4
，在所述场效应管
Ⅴ
的栅极和源极之
间加载正向偏压U
GS5
；分别将所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
的源极接地；在所述场效应管Ⅰ的漏极和源极之间加载电压U
DS1
，在所述场效应管Ⅱ的漏极和源极之间加载电压U
DS2
，在所述场效应管Ⅲ的漏极和源极之间加载电压U
DS3
，在所述场效应管Ⅳ的漏极和源极之间加载电压U
DS4
，在所述场效应管
Ⅴ
的漏极和源极之间加载电压U
DS5
；在待测环境中不存在光源时，将所述阵列型场效应管光电传感器中各个场效应管输出的漏源电流I
DS
，标记为各个场效应管对应的电流基准值；标定阶段：分别使用已知峰值波长且已知能量的标定光源，对所述阵列型场效应管光电传感器中相应的场效应管进行波长标定，获得每个场效应管对应的电流变化基准量；波长识别检测阶段：当峰值波长在2.7μm至3.9μm内的未知光源发出的红外光，分别辐射在所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
的栅极上，使各个场效应管对应的栅极阈值电压U
T
下降；在某个场效应管的栅极和源极之间加载正向偏压U
GSi
＞相应场效应管的实时栅极阈值电压U
Ti
时，所述阵列型场效应管光电传感器中相应场效应管的漏极和源极之间输出漏源电流I
DSi
；分别计算出各个场效应管输出的漏源电流I
DS
与相应电流基准值之间的差值，作为各个场效应管对应的漏源电流实时变化量；基于各个场效应管对应的漏源电流实时变化量，从所述阵列型场效应管光电传感器中挑选出两个场效应管，作为第一目标场效应管和第二目标场效应管，并判定待测环境中未知光源发出的红外光波长，处于所述第一目标场效应管和所述第二目标场效应管对应的峰值波长之间。
[0010]本专利技术第三方面提供一种可读存储介质，其上存储有指令，该指令被处理器执行时实现如上述的未知光源波长识别方法的步骤。
[0011]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：1）本专利技术提出了一种阵列型场效应管，由于所述场效应管Ⅰ、所述场效应管
Ⅱꢀ
、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
对应的响应波段不同，使得所述阵列型场效应管形成具有峰值波长梯度的场效应管光电传感器，不但能够对微弱光强的光信号进行探测，还可以同时输出存在差异梯度的漏源电流I
DS
信号，方便后续应用；2）本专利技术还提出了一种未知光源波长识别方法，基于阵列型场效应管光电传感器，能够实现峰值波长在2.7μm至3.9μm内未知光源的波长及能量检测。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的阵列型场效应管光电传感器的结构示意图；图2是本专利技术的场效应管的结构示意图；图3是本专利技术的阵列型场效应管光电传感器在进行未知光源波长识别或者气体检测时的电路连接示意图；
图中：1.基底；2.绝缘层；3.栅极；4.漏极；5.源极。
具体实施方式
[0013]下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0014]实施例1附图1和附图2示出了一种阵列型场效应管光电传感器的结构化示意图，所述阵列型场效应管光电传感器包括依次设置在基板上的场效应管Ⅰ、场效应管Ⅱ、场效应管Ⅲ、场效应管Ⅳ和场效应管
Ⅴ
，所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
分别对应不同的工作波长范围，形成2.7μm至3.9μm峰值波长梯度。
[0015]可以理解，本实施例的阵列型场效应管光电传感器采用MOSFET结构，每个场效应管的栅极均为光电敏感材料，利用红外光辐射在栅极上引起阈值电压下降这一特性，来检测微弱红外辐射的信号，从而对微弱光强的光信号进行探测，提高探测率。
[0016]进一步的，所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列型场效应管光电传感器，其特征在于：包括依次设置在基板上的场效应管Ⅰ、场效应管Ⅱ、场效应管Ⅲ、场效应管Ⅳ和场效应管
Ⅴ
，所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
分别对应不同的工作波长范围，形成2.7μm至3.9μm峰值波长梯度。2.根据权利要求1所述的阵列型场效应管光电传感器，其特征在于：所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
的结构相同，均包括基底、源极、漏极、绝缘层和栅极，所述绝缘层设置在所述基底上表面，所述栅极设置在所述绝缘层上表面，所述源极和所述漏极分别设置在所述栅极两侧，且嵌设在所述基底中；所述场效应管Ⅰ的栅极采用PbS半导体敏感材料，所述场效应管Ⅱ的栅极采用PbS
0.7
Se
0.3
半导体敏感材料，所述场效应管Ⅲ的栅极采用PbS
0.5
Se
0.5
半导体敏感材料，所述场效应管Ⅳ的栅极采用PbS
0.3
Se
0.7
半导体敏感材料，所述场效应管
Ⅴ
的栅极采用PbSe半导体敏感材料。3.根据权利要求2所述的阵列型场效应管光电传感器，其特征在于：所述场效应管Ⅰ的工作波长范围内的峰值波长为2.7μm，所述场效应管Ⅱ的工作波长范围内的峰值波长为3.0μm，所述场效应管Ⅲ的工作波长范围内的峰值波长为3.3μm，所述场效应管Ⅳ的工作波长范围内的峰值波长为3.6μm，所述场效应管
Ⅴ
的工作波长范围内的峰值波长为3.9μm。4.一种基于权利要求1至3任一项所述的阵列型场效应管光电传感器的未知光源波长识别方法，其特征在于，包括以下步骤：初始化阶段：在所述场效应管Ⅰ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS1
，在所述场效应管Ⅱ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS2
，在所述场效应管Ⅲ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS3
，在所述场效应管Ⅳ的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS4
，在所述场效应管
Ⅴ
的栅极和源极之间加载正向偏压U
GS5
；分别将所述场效应管Ⅰ、所述场效应管Ⅱ、所述场效应管Ⅲ、所述场效应管Ⅳ和所述场效应管
Ⅴ
的源极接地；在所述场效应管Ⅰ的漏极和源极之间加载电压U
DS1
，在所述场效应管Ⅱ的漏极和源极之间加载电压U
DS2
，在所述场效应管Ⅲ的漏极和源极之间加载电压U
DS3
，在所述场效应管Ⅳ的漏极和源极之间加载电压U
DS4
，在所述场效应管
Ⅴ
的漏极和源极之间加载电压U
DS5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：古瑞琴，杨志博，郭海周，王庆，汪静，高胜国，
申请(专利权)人：郑州炜盛电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：