Digitale CMOS-Photodetektormatrizen mit integriertenA/D-Wandlern

Im Bereich der radiologischen Diagnostik, speziell
für die Computergestützte Tomographie wird eine große
Anzahl von Photodetektorelementen (sog. Pixel) zum
Aufbau eines Flächendetektors für Röntgenstrahlung
benötigt. Diese Pixel sollten eine möglichst hohe
Empfindlichkeit aufweisen, einen möglichst großen
Dynamikbereich abdecken und über ein hohes
Signal-Rausch-Verhältnis verfügen. Ferner ist eine
direkte Digitalisierung der Signale im Pixel
wünschenswert.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden
digitale CMOS-Pixel, die einen speziellen
Photodioden-Typ und einen Single-Loop Sigma-Delta
Modulator enthalten, entwickelt und gefertigt. Die
Entwicklung erfolgte in zwei Stufen, wobei die erste
Stufe die generelle Realisierbarkeit anhand eines
digitalen Pixels mit Sigma-Delta Modulator 1.
Ordnung, welcher nicht die geforderte Genauigkeit
erreichen konnte, belegen sollte. In der zweiten
Stufe sollten dann mittels eines Sigma-Delta
Modulators 3. Ordnung alle geforderten
Spezifikationen erfüllt werden. Hier erfolgte der
Aufbau als Matrix bestehend aus 4x4 Digitalen
CMOS-Pixeln.

Autorentext

Dr.-Ing. Michael Gnade, Studium der Elektrotechnik/Mikroelektronik und Promotion an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Duisburg-Essen. Senior Analog Design Engineer bei einem großen Unternehmen der Halbleiterbranche.

Klappentext

Im Bereich der radiologischen Diagnostik, speziell für die Computergestützte Tomographie wird eine große Anzahl von Photodetektorelementen (sog. Pixel) zum Aufbau eines Flächendetektors für Röntgenstrahlung benötigt. Diese Pixel sollten eine möglichst hohe Empfindlichkeit aufweisen, einen möglichst großen Dynamikbereich abdecken und über ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis verfügen. Ferner ist eine direkte Digitalisierung der Signale im Pixel wünschenswert. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden digitale CMOS-Pixel, die einen speziellen Photodioden-Typ und einen Single-Loop Sigma-Delta Modulator enthalten, entwickelt und gefertigt. Die Entwicklung erfolgte in zwei Stufen, wobei die erste Stufe die generelle Realisierbarkeit anhand eines digitalen Pixels mit Sigma-Delta Modulator 1. Ordnung, welcher nicht die geforderte Genauigkeit erreichen konnte, belegen sollte. In der zweiten Stufe sollten dann mittels eines Sigma-Delta Modulators 3. Ordnung alle geforderten Spezifikationen erfüllt werden. Hier erfolgte der Aufbau als Matrix bestehend aus 4x4 Digitalen CMOS-Pixeln.