CN110380186B - 基于n×m dra阵列和n×m nmosfet阵列的太赫兹探测器 - Google Patents

基于n×m dra阵列和n×m nmosfet阵列的太赫兹探测器 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于N×M DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器，包括依次相连的N×M片上DRA阵列、匹配网络MN、N×M NMOSFET阵列、第一隔直电容、低噪声前置放大器以及电压反馈回路，第一隔直电容与低噪声前置放大器之间设有第二偏置电阻和相连的第二偏置电压，本发明还提出一种天线设计方法。相对现有技术，本发明技术方案可使基于N×M NMOSFET阵列探测的太赫兹探测器实现更高的探测灵敏度。

Description

基于N×M DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器
技术领域
本发明涉及太赫兹探测器技术领域，特别涉及基于N×M DRA阵列和N ×MNMOSFET阵列的太赫兹探测器和天线设计方法。
背景技术
太赫兹频段是指频率为0.1～10THz，波长为30μm～3mm且介于毫米波与红外光之间的电磁辐射区域。长期以来，由于缺乏有效的探测方法和功率大的太赫兹辐射源，人们对太赫兹频段的研究和了解都非常有限。
微波毫米波学和红外光学则发展得相对成熟，而太赫兹波处于微波毫米波与红外波段之间，也就是电子学与光子学之间空白区域，被称为电磁波谱中的太赫兹“空白”。
目前，太赫兹技术及其应用已成为研究热点，在公共安全、环境探测、生物医学、大容量数据通信等方面具有广阔的应用前景。
太赫兹探测技术是太赫兹科学应用的延伸，目前基于NMOSFET进行太赫兹探测已经被证明是非常切实可行的，但由于传统的片上patch等太赫兹天线增益低和阻抗匹配带宽窄、基于单个NMOSFET探测灵敏度低等原因使现有基于NMOSFET进行太赫兹探测的探测器灵敏度难以满足实际需求。因此如何解决传统的片上patch等太赫兹天线增益低和阻抗匹配带宽窄、基于单个 NMOSFET探测灵敏度低等问题以及提高基于NMOSFET探测的探测灵敏度是当前迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种基于N×M DRA阵列和N×M NMOSFET 阵列的太赫兹探测器，本发明还提出一种天线设计方法，旨在使基于N×M NMOSFET阵列探测的太赫兹探测器实现更高的探测灵敏度。
为实现上述目的，本发明提出的基于N×M DRA阵列和N×M NMOSFET 阵列的太赫兹探测器，包括N×M片上DRA阵列，N×M片上DRA阵列与匹配网络MN的第一传输线一端相连，第一传输线另一端与N×M NMOSFET 阵列相连，第一传输线还与第二传输线一端相连，第二传输线另一端接地，N ×M NMOSFET阵列另一端与第一隔直电容一端相连，第一隔直电容另一端与低噪声前置放大器的正极以及第二偏置电阻相连，第二偏置电阻另一端与第二偏置电压相连，第一电阻两端分别与低噪声前置放大器的负极和输出端相连，第一电阻的一端还与第二电阻的一端相连，第二电阻另一端与第二隔直电容一端相连，第二隔直电容另一端接地，第一电阻的另一端与第二隔直电容一端相连，第二隔直电容另一端接地。
优选地，所述N×M NMOSFET阵列包括N×M个NMOSFET单元，每个NMOSFET单元的源极与所述匹配网络MN的所述第一传输线一端相连，每个NMOSFET单元的栅极通过开关与第三偏置电阻相连，第三偏置电阻另一端与第三偏置电压相连，每个NMOSFET单元的漏极通过开关与Vout端相连。
优选地，每个所述NMOSFET单元具体包括第一NMOSFET和第二 NMOSFET，第一NMOSFET的栅极与第一偏置电阻一端和第三传输线相连，第一偏置电阻另一端与第一偏置电压相连，第一NMOSFET的漏极与第二 NMOSFET的源极相连，第二NMOSFET的栅极与SEL端相连，第二 NMOSFET的漏极与Vout端相连。
优选地，所述N×M片上DRA阵列为形成在矩形集成工艺顶层金属上的 2×2天线阵列，N和M同为偶数。
优选地，所述N×M片上DRA阵列为2×2片上DRA阵列，N×M片上 DRA阵列包括分别形成在矩形集成工艺顶层金属表面四个端角的四个结构相同的片上H形缝隙结构，并且通过绝缘胶层将四个形状相同的矩形介质谐振块分别固定在四个片上H形缝隙结构，位于左上端部的第一片上H形缝隙结构的一条引出缝隙通过第一连接缝隙连接位于左下端部的第二片上H形缝隙结构的一条引出缝隙，第一片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙通过第二连接缝隙与位于右上端部的第三片上H形缝隙结构的一条引出缝隙相连，第三片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙通过第三连接缝隙与位于右下端部的第四片上H形缝隙结构的一条引出缝隙相连，第二片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙和第四片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙分别通过第一引出缝隙和第二引出缝隙构成用于天线阵列连接外部电路的连接端。
优选地，所述第一连接缝隙、所述第二连接缝隙、所述第三连接缝隙、所述第一引出缝隙和所述第二引出缝隙构成一分四GCPW功分网络，第一连接缝隙和第二连接缝隙在所述第一片上H形缝隙结构连接处的相位与第一连接缝隙和第一引出缝隙在所述第二片上H形缝隙结构连接处的相位之差为 180°，第二连接缝隙和第三连接缝隙在所述第三片上H形缝隙结构连接处的相位与第三连接缝隙和第二引出缝隙在所述第四片上H形缝隙结构连接处的相位之差为180°。
优选地，四个结构相同的所述片上H形缝隙结构均包括有两条平行设置的左垂直缝隙和右垂直缝隙，左垂直缝隙和右垂直缝隙相对应侧分别对应形成有一个倒L型的左侧缝隙和右侧缝隙，倒L型的左侧缝隙和右侧缝隙中的水平部分连接在所对应的左垂直缝隙和右垂直缝隙中部，倒L型的左侧缝隙和右侧缝隙中的垂直部分分别构成与所述第一连接缝隙或所述第二连接缝隙或所述第三连接缝隙或所述第一引出缝隙或所述第二引出缝隙相连的两条引出缝隙。
优选地，所述片上H形缝隙结构选用硅基集成工艺设计加工，具有良好的热稳定性的绝缘胶层将矩形介质谐振块固定于片上激励结构，所述矩形介质谐振块选用相对介电常数＞5的绝缘材料加工成特定尺寸，以耦合并向空间辐射电磁场，矩形介质谐振模选为TEδ,1,3模，所述片上DRA阵列设计的中心频率为300GHz，选用相对介电常数为9.65的氧化镁作为矩形介质谐振块的材料，选用0.18mGeSi BiCMOS工艺参数设计片上结构，工艺中有六层金属 Metal1-Metal6以及五层金属过孔Via1-Via5。
本发明还提出一种关于所述N×M片上DRA的介质谐振天线设计方法，包括以下步骤：
步骤1：矩形介质谐振块设计，谐振模式为在TEδ,1,3模式下，所述矩形介质谐振块其尺寸可通过求解超越方程(1)计算求解：
Figure BDA0002085472270000031
Figure BDA0002085472270000041
公式(2)为公式(1)参数解释说明，其中c为光速，fmn为此模式下矩形介质谐振块的工作频率，通过矩形介质谐振块谐振模选用高阶谐振模式 TEδ,1,3模，然后通过数学软件Matlab编程求解超越方程(1)，得到矩形介质谐振块尺寸；
步骤2：片上激励结构设计，设计过程选用顶层金属Metal6设计该缝隙结构，同时选用底层金属Metal1作为金属地板以抑制电磁波向高损耗的硅基衬底传播，将中间金属层及金属过孔堆叠形成金属屏蔽腔围于所述H形缝隙结构周围以抑制电磁泄露和减小损耗，最终确认H形缝隙结构各尺寸参数；
步骤3：薄绝缘胶的选取，绝缘胶选用相对介电常数热稳定性绝缘胶，将矩形介质谐振块和片上H形缝隙结构结合；
步骤4：一分四GCPW功分网络设计，采用顶层金属Metal6和底层金属 Metal1构成的GCPW传输线结构设计一分四功分网络，再借助高频结构仿真分析软件，通过优化参数以满足GCPW功分网络的阻抗匹配及端口相位要求；
步骤5：将一分四GCPW功分网络与N×M片上DRA阵列进行联合仿真优化，通过联合仿真得到N×M片上DRA阵列的回波损耗S11和增益随频率的变化关系。
本发明技术方案相对现有技术具有以下优点：
本发明技术方案通过将具有低损耗特性的高阶模式TEδ,1，3模的矩形介质谐振块与片上缝隙馈电结构相结合，设计形成N×M片上介质谐振太赫兹天线阵列，再通过GCPW功分网络对阻抗匹配的优化和振源天线在空间电磁场的叠加，可有效克服片上太赫兹天线设计时存在的片上太赫兹天线增益低和片上太赫兹天线阻抗匹配带宽窄的技术问题，相比于传统基于片上patch等太赫兹天线或单个片上DRA的NMOSFET(单个)太赫兹探测器，能够实现更高的片上太赫兹天线增益和更宽的片上太赫兹天线阻抗匹配带宽。
另外本发明通过引入N×MNMOSFET阵列，使基于N×MNMOSFET阵列探测的太赫兹探测器相比于基于单个NMOSFET探测的太赫兹探测器，可实现更高的太赫兹探测灵敏度。在N×MNMOSFET阵列中，通过行选控制开关和列选控制开关实现NMOSFET数量的精确控制，并可测试任一NMOSFET单元(如DNM，第N行M列的NMOSFET单元)的输出。每个NMOSFET单元中，第一NMOSFET(栅极加偏置电阻和电压)的宽长比W/L可以相同也可以不相同，可根据实际探测需求进行调节，第二NMOSFET(栅极未加偏置电阻和电压)的宽长比W/L一般是相同，类似于开关作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例基于2×2片上DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器的结构示意图；
图2为本发明实施例N×M NMOSFET阵列的结构示意图；
图3为本发明实施例2×2片上DRA阵列的结构示意图；
图4为本发明实施例片上DRA单元的结构示意图；
图5为本发明实施例片上H形缝隙结构的结构示意图；
图6为图2中的一分四GCPW功分网络的结构示意图；
图7为本发明实施例的矩形介质谐振块的结构示意图；
图8为本发明实施例一分四GCPW功分网络的S参数随频率的变化关系图；
图9为本发明实施例一分四GCPW功分网络端口间的相位随频率的变化关系图；
图10为本发明实施例2×2片上DRA阵列的回波损耗S11随频率的变化关系图；
图11为本发明实施例2×2片上DRA阵列的增益随频率的变化关系图；
图12为本发明实施例2×2片上DRA阵列的辐射方向图。
附图标号说明：
Figure BDA0002085472270000051
Figure BDA0002085472270000061
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种基于N×M DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器。
本发明实施例以基于2×2片上DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器对本发明技术方案进行详细说明，如图1所示，本实施例基于2×2片上 DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器包括2×2片上DRA阵列、匹配网络MN、N×M NMOSFET阵列、第二偏置电阻Rb2、第二偏置电压Vb2、第一隔直电容C1、低噪声前置放大器和低噪声前置放大器的电压反馈回路。具体地，本实施例的2×2片上DRA阵列与匹配网络MN的第一传输线TL1一端相连，第一传输线TL1另一端与N×M NMOSFET阵列相连，第一传输线TL1 还与第二传输线TL2一端相连，第二传输线TL2另一端接地，N×M NMOSFET 阵列另一端与第一隔直电容C1一端相连，第一隔直电容C1另一端与低噪声前置放大器的正极以及第二偏置电阻Rb2相连，第二偏置电阻Rb2另一端与第二偏置电压Vb2相连，第一电阻Rf两端分别与低噪声前置放大器的负极和输出端相连，第一电阻Rf的一端还与第二电阻Rg的一端相连，第二电阻Rg另一端与第二隔直电容C2一端相连，第二隔直电容C2另一端接地，第一电阻Rf的另一端与第二隔直电容C3一端相连，第二隔直电容C3另一端接地。
如图2所示，N×M NMOSFET阵列具体包括N×M个NMOSFET单元(编号为D11、D12、D13……DNM)，也就是在横向有N个行选控制开关(Row1、 Row2、Row3……RowN)以及在纵向有M个列选控制开关(Column1、Column2、 Column3……ColumnM)，每个NMOSFET单元的源极与匹配网络MN的第一传输线TL1一端相连，每个NMOSFET单元的栅极通过开关与第三偏置电阻Rb3 相连，第三偏置电阻Rb3另一端与第三偏置电压Vb3相连，每个NMOSFET单元的漏极通过开关与Vout端相连。
如图2所示，优选地，本实施例的每个NMOSFET单元具体包括2个 NMOSFET、第一偏置电压Vb1、第一偏置电阻Rb1、开路的四分之一波长的第三传输线TL3，其中2个NMOSFET分别为第一NMOSFET和第二NMOSFET。具体地，第一NMOSFET的栅极上加载有固定的第一偏置电压Vb1和第一偏置电阻Rb1，并在第一NMOSFET的栅极与偏置电阻Rb1之间连接有开路的四分之一波长的第三传输线TL3，也就是第一NMOSFET的栅极与第一偏置电阻 Rb1一端和第三传输线TL3相连，第一偏置电阻Rb1另一端与第一偏置电压Vb1 相连，其中第三传输线TL3用于消除栅极直流偏置对天线和晶体管之间阻抗匹配的影响，第一NMOSFET的漏极与第二NMOSFET的源极相连，第二NMOSFET的栅极与SEL端相连，第二NMOSFET的漏极与Vout端相连。
请参见图1和图2，其中匹配网络MN由第一传输线TL1和第二传输线TL2 两条微带传输线构成，匹配网络MN主要用于提高天线和N×MNMOSFET阵列的晶体管之间功率传输效率，并为N×M NMOSFET阵列的晶体管的源极 M1提供直流地，第一传输线TL1的左端与2×2片上DRA阵列相连接，第一传输线TL1的右端与N×MNMOSFET阵列的输入端M1(阵列)相连接。
N×MNMOSFET阵列的输出端Vout(阵列)与低噪声前置放大器的正向输入端之间连接有第一隔直电容C1、第二偏置电压Vb2和第二偏置电阻Rb2，其中第二偏置电阻Rb2和第二偏置电压Vb2用于给低噪声前置放大器供电。低噪声前置放大器的电压反馈回路主要由第一电阻Rf、第二电阻Rg、第二隔直电容C2和第三隔直电容C3组成，其中通过改变第一电阻Rf和/或第二电阻Rg 的阻值可以实现低噪声前置放大器增益的调节。
本实施例的基于2×2片上DRA阵列和N×MNMOSFET阵列的太赫兹探测器的输出电压信号为直流电压信号，该直流电压信号的大小与太赫兹信号的辐射强度成正比，根据太赫兹探测器输出电压信号的大小可以得到入射太赫兹信号的强度信息，从而实现太赫兹探测。
如图3、图4和图5所示，本实施例的2×2片上DRA阵列为形成在矩形集成工艺顶层金属5上的2×2天线阵列，其包括分别形成在矩形集成工艺顶层金属 5表面四个端角的四个结构相同的片上H形缝隙结构(A1、A2、A3、A4)，并且通过绝缘胶层2将四个形状相同的矩形介质谐振块3分别固定在四个片上H 形缝隙结构(A1、A2、A3、A4上)。其中，位于左上端部的第一片上H形缝隙结构A1的一条引出缝隙通过第一连接缝隙6连接位于左下端部的第二片上 H形缝隙结构A2的一条引出缝隙，第一片上H形缝隙结构A1的另一条引出缝隙通过第二连接缝隙7与位于右上端部的第三片上H形缝隙结构A3的一条引出缝隙相连，第三片上H形缝隙结构A3的另一条引出缝隙通过第三连接缝隙8与位于右下端部的第四片上H形缝隙结构A4的一条引出缝隙相连，第二片上H形缝隙结构A2的另一条引出缝隙和第四片上H形缝隙结构A4的另一条引出缝隙分别通过第一引出缝隙9和第二引出缝隙10构成用于天线阵列连接外部电路的连接端。
如图3和图6所示，第一连接缝隙6、第二连接缝隙7、第三连接缝隙8、第一引出缝隙9和第二引出缝隙10构成一分四GCPW功分网络，其中第一连接缝隙6和第二连接缝隙7在第一片上H形缝隙结构A1连接处的相位与第一连接缝隙6和第一引出缝隙9在第二片上H形缝隙结构A2连接处的相位之差为180°，第二连接缝隙7和第三连接缝隙8在第三片上H形缝隙结构A3连接处的相位与第三连接缝隙8和第二引出缝隙10的第四片上H形缝隙结构A4连接处的相位之差为180°。
优选地，请参见图5，本实施例四个结构相同的片上H形缝隙结构A1、A2、 A3、A4均包括有两条平行设置的左垂直缝隙11和右垂直缝隙12，左垂直缝隙 11和右垂直缝隙12相对应侧分别对应形成有一个倒L型的左侧缝隙13和右侧缝隙14，倒L型的左侧缝隙13和右侧缝隙14中的水平部分连接在所对应的左垂直缝隙11和右垂直缝隙12中部，倒L型的左侧缝隙13和右侧缝隙14中的垂直部分分别构成与第一连接缝隙6或第二连接缝隙7或第三连接缝隙8或第一引出缝隙9或第二引出缝隙10相连的两条引出缝隙。
请参见图4和图7，本实施例片上H形缝隙结构1选用硅基集成工艺设计加工，以激励覆盖其上方的矩形介质谐振块3及优化阻抗匹配效果，绝缘胶层2 具有良好的热稳定性用以将矩形介质谐振块3固定于片上激励结构1上。优选地，本实施例的矩形介质谐振块3，通常选用相对介电常数较大，优选相对介电常数＞5的绝缘材料加工成特定尺寸，以耦合并向空间辐射电磁场，并且本发明实施例中矩形介质谐振模选为TEδ,1,3模。
本发明实施例的2×2片上DRA阵列设计的中心频率为300GHz，选用相对介电常数为9.65的氧化镁作为矩形介质谐振块的材料，选用0.18mGeSi BiCMOS工艺(TowerjazzSBC18H3)参数设计片上结构，该工艺中有六层金属 Metal1-Metal6，以及五层金属过孔Via1-Via5。
本发明还提出一种关于2×2片上DRA的介质谐振天线设计方法，其具体设计步骤如下所述：
步骤1：矩形介质谐振块设计，谐振模式为在TEδ,1,3模式下，如图7所示的矩形介质谐振块其尺寸可通过求解超越方程(1)计算求解：
Figure BDA0002085472270000091
Figure BDA0002085472270000092
公式(2)为公式(1)参数解释说明，其中c为光速，fmn为此模式下矩形介质谐振块的工作频率，本发明的矩形介质谐振块谐振模选用高阶谐振模式TEδ,1,3模，相比于基模其具有更高的增益。然后通过数学软件Matlab编程求解超越方程(1)，得到300GHz频率处矩形介质谐振块尺寸分别为： WDR＝250μm,LDR＝250μm,HDR＝400μm。
步骤2：片上激励结构设计，片上H形缝隙结构如图5所示，设计过程只能中选用顶层金属Metal6设计该缝隙结构，同时选用底层金属Metal1作为金属地板以抑制电磁波向高损耗的硅基衬底传播，将中间金属层及金属过孔堆叠形成金属屏蔽腔围于H形缝隙结构周围以抑制电磁泄露，减小损耗。H形缝隙结构各尺寸参数分别为：
l1＝70μm,l2＝220μm,ws＝9.5μm,w1＝15μm,w2＝10μm,w3＝10μm。
步骤3：薄绝缘胶的选取。绝缘胶选用相对介电常数为2.4且厚度为10μm的热稳定性绝缘胶，用于将矩形介质谐振块和片上H形缝隙结构结合。
步骤4：一分四GCPW功分网络设计，采用顶层金属Metal6和底层金属 Metal1构成的GCPW传输线结构设计一分四功分网络，再借助高频结构仿真分析软件(HFSS)，通过优化参数以满足GCPW功分网络的阻抗匹配及端口相位要求，其中图8是一分四GCPW功分网络的S参数随频率的变化关系图，图9是一分四GCPW功分网络端口间的相位随频率的变化关系图。
步骤5：将一分四GCPW功分网络与2×2片上DRA阵列进行联合仿真优化。通过联合仿真得到2×2片上DRA阵列的回波损耗S11和增益随频率的变化关系分别如图10和图11所示，其中2×2片上DRA阵列的-10dB阻抗匹配带宽为 20.1％(268—328GHz)，2×2片上DRA阵列的峰值增益为9.91dBi且3dB增益带宽为16％(266—314GHz)，2×2片上DRA阵列的辐射方向图如图12所示，其具有更窄的波瓣宽度和更好的方向性，同时其辐射效率高达51％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.基于N×M DRA阵列和N×M NMOSFET阵列的太赫兹探测器，其特征在于，包括N×M片上DRA阵列，N×M片上DRA阵列与匹配网络MN的第一传输线一端相连，第一传输线另一端与N×M NMOSFET阵列相连，第一传输线还与第二传输线一端相连，第二传输线另一端接地，N×M NMOSFET阵列另一端与第一隔直电容一端相连，第一隔直电容另一端与低噪声前置放大器的正极以及第二偏置电阻相连，第二偏置电阻另一端与第二偏置电压相连，第一电阻两端分别与低噪声前置放大器的负极和输出端相连，第一电阻的一端还与第二电阻的一端相连，第二电阻另一端与第二隔直电容一端相连，第二隔直电容另一端接地，第一电阻的另一端与第二隔直电容一端相连，第二隔直电容另一端接地，所述N×M NMOSFET阵列包括N×M个NMOSFET单元，每个NMOSFET单元的源极与所述匹配网络MN的所述第一传输线一端相连，每个NMOSFET单元的栅极通过开关与第三偏置电阻相连，第三偏置电阻另一端与第三偏置电压相连，每个NMOSFET单元的漏极通过开关与Vout端相连。
2.如权利要求1所述的太赫兹探测器，其特征在于，每个所述NMOSFET单元具体包括第一NMOSFET和第二NMOSFET，第一NMOSFET的栅极与第一偏置电阻一端和第三传输线相连，第一偏置电阻另一端与第一偏置电压相连，第一NMOSFET的漏极与第二NMOSFET的源极相连，第二NMOSFET的栅极与SEL端相连，第二NMOSFET的漏极与Vout端相连。
3.如权利要求2所述的太赫兹探测器，其特征在于，所述N×M片上DRA阵列为形成在矩形集成工艺顶层金属上的N×M天线阵列，N和M同为偶数。
4.如权利要求3所述的太赫兹探测器，其特征在于，所述N×M片上DRA阵列为2×2片上DRA阵列，N×M片上DRA阵列包括分别形成在矩形集成工艺顶层金属表面四个端角的四个结构相同的片上H形缝隙结构，并且通过绝缘胶层将四个形状相同的矩形介质谐振块分别固定在四个片上H形缝隙结构，位于左上端部的第一片上H形缝隙结构的一条引出缝隙通过第一连接缝隙连接位于左下端部的第二片上H形缝隙结构的一条引出缝隙，第一片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙通过第二连接缝隙与位于右上端部的第三片上H形缝隙结构的一条引出缝隙相连，第三片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙通过第三连接缝隙与位于右下端部的第四片上H形缝隙结构的一条引出缝隙相连，第二片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙和第四片上H形缝隙结构的另一条引出缝隙分别通过第一引出缝隙和第二引出缝隙构成用于天线阵列连接外部电路的连接端。
5.如权利要求4所述的太赫兹探测器，其特征在于，所述第一连接缝隙、所述第二连接缝隙、所述第三连接缝隙、所述第一引出缝隙和所述第二引出缝隙构成一分四GCPW功分网络，第一连接缝隙和第二连接缝隙在所述第一片上H形缝隙结构连接处的相位与第一连接缝隙和第一引出缝隙在所述第二片上H形缝隙结构连接处的相位之差为180°，第二连接缝隙和第三连接缝隙在所述第三片上H形缝隙结构连接处的相位与第三连接缝隙和第二引出缝隙在所述第四片上H形缝隙结构连接处的相位之差为180°。
6.如权利要求5所述的太赫兹探测器，其特征在于，四个结构相同的所述片上H形缝隙结构均包括有两条平行设置的左垂直缝隙和右垂直缝隙，左垂直缝隙和右垂直缝隙相对应侧分别对应形成有一个倒L型的左侧缝隙和右侧缝隙，倒L型的左侧缝隙和右侧缝隙中的水平部分连接在所对应的左垂直缝隙和右垂直缝隙中部，倒L型的左侧缝隙和右侧缝隙中的垂直部分分别构成与所述第一连接缝隙或所述第二连接缝隙或所述第三连接缝隙或所述第一引出缝隙或所述第二引出缝隙相连的两条引出缝隙。
7.如权利要求6所述的太赫兹探测器，其特征在于，所述片上H形缝隙结构选用硅基集成工艺设计加工，具有良好的热稳定性的绝缘胶层将矩形介质谐振块固定于片上激励结构，所述矩形介质谐振块选用相对介电常数＞5的绝缘材料加工成特定尺寸，以耦合并向空间辐射电磁场，矩形介质谐振模选为TEδ,1,3模，所述片上DRA阵列设计的中心频率为300GHz，选用相对介电常数为9.65的氧化镁作为矩形介质谐振块的材料，选用0.18mGeSiBiCMOS工艺参数设计片上结构，工艺中有六层金属Metal1-Metal6以及五层金属过孔Via1-Via5。
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