法國原子能委員會與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室/紅外實(shí)驗(yàn)室（CEA2LETI/LIR）從1992年開始研究多晶硅材料的探測器，目前技術(shù)上已很成熟。多晶硅的TCR與VOx相當(dāng)，也是一種得到較多應(yīng)用的微測輻射熱計材料，其優(yōu)點(diǎn)是與標(biāo)準(zhǔn)硅工藝完全兼容，制備過程相對簡單。但由于多晶硅是無定形結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)的1/f噪聲比VOx要高，所以NETD通常不如VOx材料。由于采用多晶硅材料的微測輻射熱計可以將薄膜厚度控制的非常小，具有較低的熱容，所以在保持較低熱響應(yīng)時間的同時也具有較小的熱導(dǎo)，可一定程度兼顧圖像刷新率和信號響應(yīng)率的要求。

3）硅二極管（SOI）

硅二極管正向壓降的溫度系數(shù)特性可用于紅外探測器的制造。紅外吸收導(dǎo)致的溫度變化可帶來的PN結(jié)正向壓降變化并不顯著，等效的TCR只有0.2%/K，比通常的電阻型熱敏材料低一個數(shù)量級。但硅二極管的優(yōu)點(diǎn)在于其面積可做的比電阻的面積更小，因而能做出尺寸更小的像元，獲得更大陣列規(guī)模的焦平面。硅二極管微測輻射熱計可在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝線上生產(chǎn)，制造更為方便。

4）其他材料

還有一些材料也可用于微測輻射熱計的制造，它們具有某些優(yōu)異的特性，但也存在較明顯的缺點(diǎn)。鈦金屬薄膜具有較低的1/f噪聲，可方便地與CMOS讀出電路集成，具有較低的熱導(dǎo)，但其TCR只有0.35%/K 左右；鍺硅氧化物材料（ GexSi1-xOy）具有較高的TCR（可達(dá)5%/K 以上）和較低的熱導(dǎo)，但其較高的1/f噪聲限制了最終器件的性能；硅鍺（SiGe）是一種值得關(guān)注的材料，可采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝實(shí)現(xiàn)非常?。ㄈ?/span>100 nm）的薄膜制備，并具有較高的TCR（3%/K 以上），通過實(shí)現(xiàn)單晶態(tài)的SiGe可得到較低的1/f噪聲；YBaCuO是另一種值得關(guān)注的材料，有比VOx高的電阻溫度系數(shù)（約3.5%/K）以及較低的1/f噪聲，其光譜響應(yīng)范圍很寬（0.3～100um)，是未來制造多光譜探測器的潛在材料。

1.2 讀出電路（ROIC）

非制冷紅外焦平面探測器的讀出電路將每個微測輻射熱計的微小電阻變化以電信號的方式輸出。照射到焦平面上的紅外輻射所產(chǎn)生的信號電流非常小，一般為納安甚至皮安級，這種小信號很容易受到其他噪聲的干擾，因此讀出電路的電學(xué)噪聲要控制的盡量小，以免對探測器的靈敏度指標(biāo)造成不必要的影響。

傳統(tǒng)讀出電路的工作原理是：給微測輻射熱計的熱敏薄膜施加固定的低噪聲偏置電壓，將其隨溫度的阻值變化以電流變化的形式得到，再由積分器轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)驅(qū)動器輸出，如圖4所示。

圖4 非制冷紅外焦平面的讀出電路原理圖

探測器制造工藝存在的偏差會導(dǎo)致探測器的輸出信號存在非均勻性，近年來一些降低讀出信號非均勻性的設(shè)計方法逐漸在讀出電路上得到實(shí)現(xiàn)。例如列條紋非均勻性就是一種與讀出電路密切相關(guān)的形態(tài)，這是由于讀出電路中有一些部件是焦平面陣列中每一列共用的，如積分器。這種電路結(jié)構(gòu)會給同一列的輸出信號引入一些共性特征，不同列之間的特征差異就表現(xiàn)為列條紋。針對列條紋的產(chǎn)生機(jī)理，可以通過改進(jìn)讀出電路設(shè)計來有效地抑制甚至基本消除列條紋，提高列與列之間的均勻性。

早期的非制冷紅外焦平面探測器必須使用熱電溫控器（TEC）來保持焦平面陣列的溫度穩(wěn)定，這是因?yàn)椴煌裨g由于制造工藝的偏差會帶來阻值的差異，最終表現(xiàn)為陣列的不均勻性：即使所有像元接受同樣的黑體輻射，它們各自輸出的電壓信號幅值也是不同的；即使所有像元面對同樣的黑體輻射變化，它們各自所輸出的電壓信號的變化量也是不同的。上述這種由于像元之間差異所導(dǎo)致的陣列不均勻性，還會隨著焦平面溫度的變化而改變，使得探測器輸出信號呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化，為后續(xù)信號處理工作帶來困難。近年來隨著讀出電路設(shè)計水平的提高，在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)讀出電路的行選列選、積分器、信號驅(qū)動等基礎(chǔ)功能之外，一些抑制像元輸出信號隨溫度漂移的補(bǔ)償電路也逐漸用于讀出電路設(shè)計，從而可以實(shí)現(xiàn)無TEC應(yīng)用，使得非制冷紅外焦平面探測器在功耗、體積、成本等方面更具備優(yōu)勢。