Conception et caractérisation d'un ASIC de lecture à faible bruit en technologie CMOS 0,18 μm pour détecteurs CZT/Si-PIN

Dans cet article, nous rapportons le développement récent d'un circuit intégré spécifique à l'application (ASIC) de lecture à faible bruit pour des détecteurs au tellurure de cadmium-zinc (CZT) et Si-p-i-n. La chaîne de lecture consiste en un amplificateur sensible à la charge, un modelage d'impulsions CR-RC suivi d'un filtre passe-bas Sallen-Key, des tampons de lecture et un discriminateur. La disposition utilisant un puits profond n (DNW) est adoptée pour optimiser les performances de bruit. Un prototype d'ASIC est implémenté dans la technologie mixed-signal CMOS TSMC 0,18 μm, 1,8 V/3,3 V. La taille de la puce prototype est de 2,1 mm x 2,5 mm. À température ambiante, la charge de bruit équivalente du canal de lecture à l'avant utilisant l'implémentation DNW est de 112 e - (rms) + 17 e - pF avec une consommation d'énergie inférieure à 2 mW/canal. L'erreur de linéarité est inférieure à 3 %. En connectant l'ASIC de lecture à un détecteur CZT, nous avons obtenu que les résolutions d'énergie d'un spectre de γ-rayon sont respectivement de 3,9 % et 5,5 % (largeur à mi-hauteur), à la ligne de 59,5-keV de la source 241 Am. L'ASIC est une bonne solution d'électronique de lecture à l'avant pour des dosimètres personnels.