PVT variation에 강인한 Pseudo-Resistor가 적용된 방사선 검출기

남기배; 유무경; 손혁태; 김경환; 위지향; 손민혁; 최만혁; 유인주; 고형호

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저자정보: 남기배 (충남대학교) 유무경 (충남대학교) 손혁태 (충남대학교) 김경환 (충남대학교) 위지향 (충남대학교) 손민혁 (충남대학교) 최만혁 (충남대학교) 유인주 (충남대학교) 고형호 (충남대학교)

저널정보: 대한전자공학회 대한전자공학회 학술대회 2024년도 대한전자공학회 하계학술대회 논문집

발행연도: 2024.6

수록면: 715 - 718 (4page)

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In this paper, we propose a radiation detector incorporating a pseudo-resistor (PR) resilient to PVT variation. To mitigate the equivalent noise charge (ENC) originating from the detector system noise, we designed a low-noise amplifier. We implemented the robust PR with resistance to PVT variations in a compact form and integrated it into the charge sensitive amplifier (CSA) feedback structure. The proposed circuit is designed using a 0.18 μm CMOS process and operates at a supply voltage of 3.3 V. The core amplifier of the radiation detector utilizes a cascode structure with a voltage gain of 86.7 dB and a bandwidth of 37.0 MHz. The input referred noise is 8 nV/√Hz at 1 kHz. The PR is implemented with a small area of 125×100 μm², achieving a large resistance of 250 MΩ. The standard deviation of the PR resistance due to process mismatch is 25 MΩ, demonstrating resilience to process variations. When Si beta particles with an energy of 17 keV are incident on the radiation detector, the ENC for channel 1 using a 50 fF feedback capacitor is 376.9 e<SUP>-</SUP> rms with an SNR of 13.1. For channel 2 using a 100 fF feedback capacitor, the ENC is 325.9 e<SUP>-</SUP> rms with an SNR of 14.3.

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