一种可以补偿空间辐照损伤的CCD驱动方法与流程

本发明涉及空间ccd的驱动技术领域，尤其涉及一种可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法。

背景技术：

航天遥感载荷的ccd器件在轨工作时，受空间辐射损伤的影响，容易导致参数劣化，甚至会发生功能失效，严重影响遥感载荷的系统性能和工作寿命。因此，ccd的辐射损伤效应及辐照加固技术得到了越来越多的关注和研究。

空间辐射对ccd造成的损伤机理主要分为两大类：电离辐射效应和位移辐射效应。在电离辐射中，带电粒子可以在其路径中产生大量电子-空穴对，引起总剂量效应和瞬态效应。电离辐射总剂量效应是一种累积的损伤，大剂量的累积会导致在ccd的硅-二氧化硅界面产生大量界面态，使得表面暗电流增大。同时，发生在二氧化硅绝缘层的电离效应会导致额外的空穴在绝缘层中沉积，产生负向的平带电压漂移，平带漂移和界面态陷阱电荷共同作用导致阈值电压漂移，从而使ccd的最优满阱电压发生变化。瞬态电离效应是在ccd工作过程中，由于单粒子在入射径迹中产生瞬态伪电荷，产生的伪电荷会随着后续的读出过程而清除，一般不会造成永久性的损伤。位移损伤则是由于入射的高能粒子撞击ccd材料中的原子核，使硅晶格中的原子偏离晶格而停留在晶格的间隙中，形成间隙原子，且在原晶格的位置上则留下一个空位，形成间隙-空位原子对，成为体缺陷。

目前国际上ccd的辐射加固技术已经得到了较深入的研究，且取得了可喜的成果。如针对位移辐射损伤造成的电荷转移效率下降，研制了使用p沟道高阻n型硅衬底的背照式ccd；通过栅极氧化过程、栅极处理工艺、氧化后的热处理环境和温度等工艺过程及参数的改进，使ccd抗电离辐射的性能得到提高。但是由于由于成本和技术壁垒的限制，抗辐照ccd的获取和使用还是存在很多困难。

因此，有必要提供一种新的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种可以补偿电离辐射造成的表面暗电流增大和满阱电荷容量下降问题，提高空间应用ccd在轨参数性能和工作寿命的ccd驱动方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法，包括以下步骤：

s1：通过采集暗信号判断表面暗电流水平；

s2：通过测量转移效率判断满阱电荷容量下降程度；

s3：根据表面暗电流增大和满阱电荷容量下降情况，综合判断ccd受空间辐照损伤的影响情况；

s4：根据ccd当前辐射损伤程度调整驱动信号进行补偿。

优选的，所述s1中，采用周期反转模式驱动ccd，在积分周期内，感光区的电极交替作为电荷收集相位和阻隔相位，其中阻隔相位施加足够负的电压，使其处于反转状态，吸引沟阻或衬底处的空穴聚焦在硅－氧化物界面处，使界面态密度减小甚至完全消除，用于补偿电离辐射总剂量效应导致的表面暗电流增大的问题。

优选的，所述s2中，通过在轨调整ccd电荷收集相位的偏压回归最优满阱电压，用于补偿由于阈值电压漂移造成的满阱电荷容量下降问题。

优选的，所述采用周期反转模式，电极交替作为电荷收集相位和阻隔相位，在阻隔相位施加足够负的电压，吸引空穴填满硅－二氧化硅界面的表面态，在轨反复调整阻隔相位施加负压值，并采集暗信号值反馈，确定当前辐射损伤程度下的阻隔相位施加负压的最优值，在轨反复调整电荷收集相位上的电压值，并测量转移效率反馈，确定当前辐射损伤程度下的最优满阱电压值。

与相关技术相比较，本发明提供的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法具有如下有益效果：

(1)、由于成本和技术壁垒的限制，抗辐照ccd的获取和使用还是存在很多困难，本发明巧妙实用，可以一定程度补偿由于空间辐射损伤造成的ccd表面暗电流增加、满阱容量变小问题；

(2)、在传统ccd驱动偏置电压设置的基础上，通过编程实现驱动信号偏压值可调，可根据ccd的空间辐照损伤程度，灵活调整驱动信号的偏压值，使ccd在轨不同寿命阶段都可以有效补偿空间辐照损伤。

附图说明

图1为本发明提供的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法的原理框图；

图2为本发明的一种较佳实施例的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动原理图；

图3为图2中所示的偏压生产电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1，其中，图1为本发明提供的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法的原理框图，图2为本发明的一种较佳实施例的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动原理图；图3为图2中所示的偏压生产电路图。可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法，包括以下步骤：

s1：通过采集暗信号判断表面暗电流水平；

s2：通过测量转移效率判断满阱电荷容量下降程度；

s3：根据表面暗电流增大和满阱电荷容量下降情况，综合判断ccd受空间辐照损伤的影响情况；

s4：根据ccd当前辐射损伤程度调整驱动信号进行补偿。

所述s1中，采用周期反转模式驱动ccd，在积分周期内，感光区的电极交替作为电荷收集相位和阻隔相位，其中阻隔相位施加足够负的电压，使其处于反转状态，吸引沟阻或衬底处的空穴聚焦在硅－氧化物界面处，使界面态密度减小甚至完全消除，用于补偿电离辐射总剂量效应导致的表面暗电流增大的问题。

所述s2中，通过在轨调整ccd电荷收集相位的偏压回归最优满阱电压，用于补偿由于阈值电压漂移造成的满阱电荷容量下降问题。

所述采用周期反转模式，电极交替作为电荷收集相位和阻隔相位，在阻隔相位施加足够负的电压，吸引空穴填满硅－二氧化硅界面的表面态，在轨反复调整阻隔相位施加负压值，并采集暗信号值反馈，确定当前辐射损伤程度下的阻隔相位施加负压的最优值，在轨反复调整电荷收集相位上的电压值，并测量转移效率反馈，确定当前辐射损伤程度下的最优满阱电压值。

参阅图2和图3，其中芯片u1、芯片u2、芯片u3和芯片u4的型号分别为：dac8568、lm7322、lm7322和el7457，ccd驱动信号ci2_in经驱动芯片el7457缓冲和进行电平转换后变换成所需的电压幅度，经交流耦合后，根据偏压产生电路输出vbias+的电压值进行直流重建，重建后的信号连接到ccd相应的驱动引脚，驱动ccd内部的电极，dac8568为具有16bit分辨率的多通道d/a转换芯片，内置5v的参考电压，dac1_ref为2.5v的参考电压输出，经运放u2跟随、反相后进入运放u3，与u1各通道的输出信号相减后进行放大，放大倍数为21k/4.7k＝4.47，而相减后信号范围在±2.5v之间，故最终输出的偏压信号在±11.2v之间，能够满足绝大多数情况下对偏压的需求，在轨调整d/a转换芯片输入信号，控制阻隔相位施加负压值，并采集暗信号值进行反馈，确定当前条件下阻隔相位施加负压的最优值，使表面暗电流最小；在轨调整d/a转换芯片输入信号，控制电荷收集相位上的电压值，并测量转移效率进行反馈，确定当前条件下的最优满阱电压值，使阈值电压漂移得到补偿。

与相关技术相比较，本发明提供的可以补偿空间辐照损伤的ccd驱动方法具有如下有益效果：

(1)、由于成本和技术壁垒的限制，抗辐照ccd的获取和使用还是存在很多困难，本发明巧妙实用，可以一定程度补偿由于空间辐射损伤造成的ccd表面暗电流增加、满阱容量变小问题；

(2)、在传统ccd驱动偏置电压设置的基础上，通过编程实现驱动信号偏压值可调，可根据ccd的空间辐照损伤程度，灵活调整驱动信号的偏压值，使ccd在轨不同寿命阶段都可以有效补偿空间辐照损伤。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。