法國(guó)原子能委員會(huì)與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室/紅外實(shí)驗(yàn)室（CEA2LETI/LIR）從1992年開(kāi)始研究多晶硅材料的探測(cè)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(cè)輻射熱計(jì)材料，其優(yōu)點(diǎn)是與標(biāo)準(zhǔn)硅工藝完全兼容，制備過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。但由于多晶硅是無(wú)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(cè)輻射熱計(jì)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(shí)間的同時(shí)也具有較小的熱導(dǎo)，可一定程度兼顧圖像刷新率和信號(hào)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(cè)器的制造。紅外吸收導(dǎo)致的溫度變化可帶來(lái)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(gè)數(shù)量級(jí)。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(cè)輻射熱計(jì)可在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝線(xiàn)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(cè)輻射熱計(jì)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(guò)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(lái)制造多光譜探測(cè)器的潛在材料。

1.2 讀出電路（ROIC）

非制冷紅外焦平面探測(cè)器的讀出電路將每個(gè)微測(cè)輻射熱計(jì)的微小電阻變化以電信號(hào)的方式輸出。照射到焦平面上的紅外輻射所產(chǎn)生的信號(hào)電流非常小，一般為納安甚至皮安級(jí)，這種小信號(hào)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(duì)探測(cè)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(cè)輻射熱計(jì)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(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)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(cè)器制造工藝存在的偏差會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器的輸出信號(hào)存在非均勻性，近年來(lái)一些降低讀出信號(hào)非均勻性的設(shè)計(jì)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(huì)給同一列的輸出信號(hào)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(duì)列條紋的產(chǎn)生機(jī)理，可以通過(guò)改進(jìn)讀出電路設(shè)計(jì)來(lái)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(cè)器必須使用熱電溫控器（TEC）來(lái)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(huì)帶來(lái)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(hào)幅值也是不同的；即使所有像元面對(duì)同樣的黑體輻射變化，它們各自所輸出的電壓信號(hào)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(huì)隨著焦平面溫度的變化而改變，使得探測(cè)器輸出信號(hào)呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化，為后續(xù)信號(hào)處理工作帶來(lái)困難。近年來(lái)隨著讀出電路設(shè)計(jì)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(hào)驅(qū)動(dòng)等基礎(chǔ)功能之外，一些抑制像元輸出信號(hào)隨溫度漂移的補(bǔ)償電路也逐漸用于讀出電路設(shè)計(jì)，從而可以實(shí)現(xiàn)無(wú)TEC應(yīng)用，使得非制冷紅外焦平面探測(cè)器在功耗、體積、成本等方面更具備優(yōu)勢(shì)。