A Solid-State Charge Detector With Gain Calibration Using Photocurrent

探测器 放大器 物理 动态范围 电容器 电容 噪音(视频) 相关双抽样 电荷放大器 光电子学 差分放大器 电子工程 电气工程 CMOS芯片 光学 计算机科学 工程类 电压 量子力学 图像(数学) 人工智能 电极
作者
Yong Won Song,Jace Rozsa,Joan Barros de Magalhaes,Scott C. Smith,Benjamin Karlinsey,Whitney Kinnison,Elaura Gustafson,Daniel E. Austin,Aaron R. Hawkins,Shiuh‐hua Wood Chiang
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (12): 9398-9407 被引量:6
标识
DOI:10.1109/tim.2020.3003109
摘要

We describe a charge detector that utilizes a highgain, differential solid-state amplifier with active reset and a novel technique to measure the gain using a custom optoelectronic system. Implemented in a 180-nm complementary metal-oxide- semiconductor (CMOS) process, the amplifier realizes a high gain of 8.9 μV/e- and single-pass rms noise of 475e- for 10-ms time interval with a 300-kHz low-pass filter corner. Operating at a sampling frequency of 10 kHz, the active reset extends the dynamic range of the detector. The amplifier is the first instance of a charge detector that combines a differential topology, active reset, and small feedback capacitors for lownoise, high-gain, high-dynamic-range, and robust operations. The proposed optoelectronic test system injects an adjustable input photocurrent as low as 33 pA to precisely quantify the detector's gain without the need for a known calibration capacitance. The amplifier is directly wire-bonded to a PCB that has a built-in 1-cm 2 Faraday cup. The gain and noise performance have been characterized for a range of input capacitance, and the results show good agreement with simulations. The test system additionally demonstrates the ability to inject a time-varying input at the picoamphere levels to characterize the dynamic response of the detector. An electrospray system confirms that the detector responds to free-space charge and that it can process an input as large as 56 000e - without saturation. The compact and high sensitivity design qualify the device for use in charge detection applications, such as mass spectrometry and space instruments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Demo应助JimmyFun采纳,获得10
1秒前
1秒前
烟花应助搞怪涔采纳,获得30
2秒前
4秒前
4秒前
Akim应助开心的渊思采纳,获得10
5秒前
5秒前
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
星辰大海应助方董采纳,获得10
10秒前
lehha完成签到,获得积分10
10秒前
nan发布了新的文献求助10
11秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得30
13秒前
13秒前
13秒前
万书白发布了新的文献求助10
13秒前
隐形曼青应助zwl采纳,获得10
16秒前
16秒前
期刊发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
wing00024发布了新的文献求助10
21秒前
zyf完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
22秒前
yushisan完成签到 ,获得积分10
23秒前
LuoYixiang发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
wanci应助想摆就摆采纳,获得10
25秒前
bkagyin应助sensen采纳,获得10
26秒前
云136完成签到,获得积分20
26秒前
方董发布了新的文献求助10
26秒前
zwl发布了新的文献求助10
27秒前
tyj发布了新的文献求助10
28秒前
学医自救完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
29秒前
乔小治发布了新的文献求助10
29秒前
Lee完成签到,获得积分10
31秒前
高分求助中
LNG地下式貯槽指針(JGA指-107) 1000
LNG地上式貯槽指針 (JGA指 ; 108) 1000
QMS18Ed2 | process management. 2nd ed 600
LNG as a marine fuel—Safety and Operational Guidelines - Bunkering 560
How Stories Change Us A Developmental Science of Stories from Fiction and Real Life 500
九经直音韵母研究 500
Full waveform acoustic data processing 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2935950
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2591724
关于积分的说明 6982513
捐赠科研通 2236416
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1187719
版权声明 589892
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 581407