CN109506690A - 一种太赫兹波探测器 - Google Patents

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汪业龙
祁峰
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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Abstract

本发明涉及一种太赫兹波探测器，包括天线和场效应晶体管；所述天线用于接收太赫兹波信号，天线引出两个端口，其中第一端口连接场效应晶体管的源极，用于将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管，天线引出的第二端口接地，用于为场效应晶体管提供直流通路；所述场效应晶体管的栅极连接直流电压偏置，漏极用于输出探测信号。本发明通过环形天线一端接地，使得场效应晶体管有直流通路，从而不需要在天线上通过额外引线加一直流偏置电压；同时采用单个场效应晶体管，提高太赫兹波探测器的输出。

Description

一种太赫兹波探测器
技术领域
本发明涉及太赫兹波探测技术领域，具体地说是一种太赫兹波探测器。
背景技术
太赫兹波通常是指频率为0.1-10THz区间的电磁波，太赫兹波具有许多独特的特性，太赫兹波光子能量低，不会对生物组织产生有害的电离；太赫兹波与许多生物大分子的振动同频，构成了相应的太赫兹波“指纹谱”；与毫米波相比，太赫兹波具有更短的波长，因此太赫兹波成像具有更高的空间分辨率。正是太赫兹波的这些特点使其具有广泛的应用前景。
太赫兹波探测器是上述应用中的核心器件，由于互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺具有体积小、易大规模集成和廉价等特点，近些年来基于CMOS工艺的太赫兹波探测器被广泛研究，然而由于现有的CMOS工艺的工艺特点，仅有少数种类的天线可在CMOS工艺上实现。
环形天线兼容CMOS工艺，因此本发明采用环形天线来接收太赫兹波，目前，国际上已提出的基于环型天线的太赫兹波探测器采用对称结构(参考R.Al Hadi et al.,IEEEJ.Solid-State Circuits,vol.47,no.12,pp.2999-3012,Dec.2012.)，将天线的两个输出端连接两个场效应晶体管，并通过天线连接外部偏置电压为场效应晶体管提供直流通路，该结构的缺点是外接偏置电压会影响场效应晶体管与环形天线之间的阻抗匹配，且这种采用两个场效应晶体管的探测器使得天线接收到的太赫兹波功率平均传给这两个场效应晶体管，而这两个场效应晶体管处于并联状态，因此输出的探测信号会是如本发明这种采用单个场效应晶体管的一半。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可在CMOS制造工艺上实现的太赫兹波探测器。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种太赫兹波探测器，包括天线和场效应晶体管；
所述天线用于接收太赫兹波信号，天线引出两个端口，其中第一端口连接场效应晶体管的源极，用于将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管，天线引出的第二端口接地，用于为场效应晶体管提供直流通路；
所述场效应晶体管的栅极连接直流电压偏置，漏极用于输出探测信号。
所述天线为环形天线。
所述环形天线为圆环形天线或方环形天线。
所述场效应晶体管为金属-氧化物-半导体场效应晶体管或结型场效应晶体管。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明通过使环形天线一端接地使得场效应晶体管有直流通路，从而不需要在天线上通过额外引线加一直流偏置电压；
2.本发明采用单个场效应晶体管，可提高太赫兹波探测器的输出。
附图说明
图1为本发明的太赫兹波探测器的结构示意图；
图2为本发明环形天线结构俯视图；
图3为本发明环形天线结构三维立体图；
其中1为环形天线、2为场效应晶体管、3为第一端口、4为第二端口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明公开了一种太赫兹波探测器，包括环形天线1、场效应晶体管2。其中环形天线1用来接收太赫兹波信号，环形天线1将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管2的源极，场效应晶体管2的栅极接直流电压偏置，场效应晶体管2的漏极用于输出探测信号。所述环形天线1为圆环天线或方环天线。
作为优选，场效应晶体管2为金属-氧化物-半导体场效应晶体管或结型场效应晶体管其中之一。
如图1所示为本发明的太赫兹波探测器的结构示意图。
本发明通过环形天线1来接收太赫兹波信号，环形天线1将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管2的源极，场效应晶体管2的栅极接直流电压偏置，场效应晶体管2的漏极用于输出探测信号。
其中环形天线1为圆环天线或方环天线中的一种，本实例中对方环天线进行详细阐述，其结构图如图2和3所示，方环天线的端口1连接场效应晶体管的源极，第一端口3将天线接收到的太赫兹波信号传输给场效应晶体管，方环天线的第二端口4接地，第二端口4接地的目的是为了给场效应晶体管提供直流通路，否则场效应晶体管不能探测太赫兹波信号。

Claims (4)

1.一种太赫兹波探测器，其特征在于：包括天线和场效应晶体管；
所述天线用于接收太赫兹波信号，天线引出两个端口，其中第一端口连接场效应晶体管的源极，用于将接收到的太赫兹波信号传输到场效应晶体管，天线引出的第二端口接地，用于为场效应晶体管提供直流通路；
所述场效应晶体管的栅极连接直流电压偏置，漏极用于输出探测信号。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波探测器，其特征在于：所述天线为环形天线。
3.根据权利要求2所述的太赫兹波探测器，其特征在于：所述环形天线为圆环形天线或方环形天线。
4.根据权利要求1所述的太赫兹波探测器，其特征在于：所述场效应晶体管为金属-氧化物-半导体场效应晶体管或结型场效应晶体管。
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