CN114556060A - 光导体读出电路 - Google Patents

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CN114556060A CN202080071598.7A CN202080071598A CN114556060A CN 114556060 A CN114556060 A CN 114556060A CN 202080071598 A CN202080071598 A CN 202080071598A CN 114556060 A CN114556060 A CN 114556060A
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Abstract

提出了一种装置。装置(110)包括：‑至少一个光导体(112)，其被配置用于展现出取决于光导体(112)的光敏区域的照射的电阻；‑至少一个光导体读出电路(116)，其中，光导体读出电路(116)包括至少一个分压器电路(118)，其中，分压器电路(118)包括与光导体(112)串联布置的至少一个参考电阻器Rref(120)，其中，光导体读出电路(116)包括至少一个放大器装置(128)，其中，光导体读出电路(116)包括布置在放大器装置(128)的输入与分压器电路(118)的输出之间的至少一个电容器(126)。

Description

光导体读出电路
技术领域
本发明涉及用于光导体的读出的装置、电阻换能器和装置的用途。具体地，装置可用于确定光导体诸如硫化铅光导体传感器的可测量电压响应。
背景技术
诸如硫化铅光导体的光导体需要用于读出的电阻测量。光导体，尤其硫化铅光导体，显示出对光导体的照射历史的暗电阻的强依存性。而且，诸如温度、湿度和暴露于污染物的外部参数可以实时强烈地改变光导体的暗电阻和信号电阻。因此，光导体的信号强度(被确定为针对给定照射强度的电阻变化)显示出强烈的漂移行为，该漂移行为需要通过限制检测器暴露于外部影响来定期补偿或最小化。
用于读出光导体的分压器电路是已知的。通常，使用电压放大器和分压器来测量来自光导体的信号，例如参见https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/e06_handbook_compound_semiconductor.pdf。然而，该配置可能导致信号随着暗电阻的变化的强烈漂移。已知的运算放大器电路滤除暗DC电压。暗电阻变化对DC滤波具有很小的影响。然而，由于响应率(responsivity)和检测率(detectivity)相对于环境变化的变化，信号确实发生漂移。
光谱仪需要传感器来检测电磁光谱中的不同波长处的电磁吸收。一种方法是使用传感器阵列，其中阵列中的每个像素响应于不同波长的电磁能。然而，各种类型的光阻传感器展现出大的暗电流。例如，光导体通常用直流(DC)电压偏置，这导致暗电流流过装置。当外部电磁照射源照射光导体的光敏区域时，光导体电阻变化，这进而引起与调制照射源成比例的变化电流。与流过传感器的暗电流相比较，变化的电流通常很小。
当使用这样的传感器阵列时，每个像素必须具有消除暗电流并放大小的变化电流的相关联的电路。已知的电路完成这项任务，但是组件的数量与像素的数量成线性比例。更多数量的组件导致更高的成本和复杂性以及更大的印刷电路板(PCB)板。另外，电阻器是电噪声源，诸如热噪声或电流噪声，它们影响放大的变化电流的信噪比。
因此，需要降低电路的复杂性并提高作为传感器质量的决定因素的信噪比。
本发明解决的问题
因此，本发明解决的问题是指定一种至少基本上避免这种类型的已知电路的缺点的装置和电阻换能器。特别是，将期望特别是独立于暗电阻的改进的光导体的读出。
发明内容
该问题由具有独立专利权利要求的特征的本发明来解决。在从属权利要求和/或在以下说明书和详细的实施例中呈现本发明的可单独地或组合地实现的有利发展。
如本文所使用的，表达“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变型以非排他性方式使用。因此，表达“A具有B”以及表达“A包括B”或“A包含B”可以指代除了B之外A包含一个或多个进一步的组件和/或构件的事实，以及除了B之外没有其他组件、构件或元件存在于A中的情况。
在本发明的第一方面中，公开了一种装置。所述装置包括：
-至少一个光导体，所述至少一个光导体被配置用于展现出取决于所述光导体的光敏区域的照射的电阻；
-至少一个光导体读出电路，其中，所述光导体读出电路包括至少一个分压器电路，其中，所述分压器电路包括与所述光导体串联布置的至少一个参考电阻器Rref，其中，所述光导体读出电路包括至少一个放大器装置，其中，所述光导体读出电路包括布置在所述放大器装置的输入与所述分压器电路的输出之间的至少一个电容器。
如本文所使用的，也表示为光敏电阻的术语“光导体”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于能够展现出特定电阻Rphoto的光敏元件，该特定电阻Rphoto取决于光导体的光敏区域的照射。具体地，电阻取决于光导体的材料的照射。如将在下文详细概述的，光导体可包括包含“光导材料”的光敏区域。例如，光导体可以应用在光敏检测器电路中。该装置可包括多个光导体。光导体可以以阵列布置。阵列的光导体可以设计成相同的，特别是在它们的光敏区域的尺寸和/或形状和/或光导材料的方面。
如本文所使用的，术语“照射”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个中的电磁辐射。其中，部分根据标准ISO-21348，术语可见光谱范围通常指380nm至760nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指760nm至1000μm的范围内的电磁辐射，其中，760nm至1.4μm的范围通常命名为近红外(NIR)光谱范围，以及从15μm至1000μm的范围命名为远红外(FIR)光谱范围。术语“紫外光谱范围”通常是指1nm至380nm的范围内的电磁辐射，优选地在100nm至380nm的范围内。在以下中，术语“照射”也被表示为“光”。优选地，如本发明内使用的照射是可见光，即可见光谱范围内的光，和/或红外光，即红外光谱范围内的光。
如本文所使用的，术语“光导体的光敏区域”通常是指对例如通过入射光束的照射敏感的光导体的区域。例如，光敏区域可以是二维或三维区域，其优选但不一定是连续的，并且可以形成连续区域。光导体可以具有一个或多个这样的光敏区域。如本文所使用的，术语“展现出取决于照射的电阻”通常是指光导体的电阻取决于光敏区域的照射、特别是照射强度而调整和/或改变和/或变化。特别是，响应于照射，电阻被调整和/或改变和/或变化。当光导体被照射时，光导体可以表现出电阻降低。光导体在被照射时可降低其电阻率。具体地，光导体的电阻可以随着入射光强度的增加而降低。暗电阻与亮电阻之间的变化是要测量或要读出的量，并且可以被表示为光导体的输出电流。如本文所使用的，术语“暗电阻”通常是指光导体在未照亮状态(即，没有照射)下的电阻。如本文进一步使用的，术语“亮电阻”是指光导体在照射下的电阻。对于测量和/或读出，通常已知具有非线性特性的分压器电路。光导体的电阻的线性变化导致电压输出的非线性变化。通常，标准运算放大器电路中存在一定程度的非线性，这主要归因于诸如PbS传感器的光导体的非线性。当恰当设计时，电路本身是相对线性的。当恰当设计时，根据本发明的电路也表现线性。如将在下面更详细地概述的，本发明提出了具有线性行为的电路特征。如将在下面更详细地概述的，本发明提出了具有线性行为的电路特征。
光导体可包括至少一种光导材料。由于电阻被定义为电导率的倒数值，可替代地，术语“光阻材料”也可以用于命名相同种类的材料。光敏区域可包括选自包括以下各项的组的至少一种光导材料：硫化铅(PbS)；硒化铅(PbSe)；碲镉汞(HgCdTe)；硫化镉(CdS)；硒化镉(CdSe)；锑化铟(InSb)；砷化铟(InAs)；砷化铟镓(InGaAs)；非本征半导体，掺杂Ge、Si、GaAs的有机半导体。然而，其他材料是可行的。例如，在WO 2016/120392A1中描述了进一步的可能光导材料。例如，光导体可以是可从德国trinamiX GmbH,D-67056Ludwigshafen amRhein以商品名Hertzstueck TM商购的光导体。
例如，光敏区域可以由至少一个照射源照射。照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。举例来说，照射源可包括至少一个红外发射器和/或至少一个可见光发射器和/或至少一个紫外光发射器。举例来说，照射源可包括至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。特别地，照射源可以包括以下照射源中的一种或多种：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上，替代地或附加地，也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。替代地或附加地，也可以使用其他照射源。照射源通常可以适于在以下各项中的至少一项中发射光：紫外光谱范围、红外光谱范围。最优选地，至少一个照射源适于发射NIR和IR范围内、优选地800nm和5000nm的范围内、最优选地1000nm和4000nm的范围内的光。
照射源可包括至少一个非连续光源。可替代地，照射源可包括至少一个连续光源。光源可以是具有至少一个辐射波长的任意光源，该至少一个辐射波长具有与光导体的敏感波长的重叠。例如，光源可以被配置用于产生普朗克辐射。例如，光源可包括至少一个发光二极管(LED)和/或至少一个激光源。例如，光源可以被配置用于通过放热反应(例如液体或固体材料或气体的氧化)产生照射。例如，光源可以被配置用于从荧光效应产生照射。照射源可以被配置用于产生至少一个调制光束。可替代地，由照射源产生的光束可以是非调制的和/或可以由进一步的光学装置调制。照射源可包括至少一个光学斩波器装置，该光学斩波器装置被配置用于调制来自连续光源的光束。光学斩波器装置可以被配置用于周期性地中断来自连续光源的光束。例如，光学斩波器可以是或可以包括至少一个可变频率旋转盘斩波器和/或至少一个固定频率音叉斩波器和/或至少一个光学快门。由于非连续照射，输出电流可以是变化的电流信号，也称为调制电流。与光导体的暗电流相比较，调制电流可以很小。
如本文所使用的，术语“光导体读出电路”是广义的术语并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于至少一个光导体和/或多个光导体的读出的电子电路。
光导体读出电路包括至少一个分压器电路。如本文所使用的，术语“分压器电路”，也表示为分位器(potential divider)，是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于生成输出电压信号的电子电路，该输出电压信号是分压器电路的输入电压信号的一部分。
分压器电路包括与光导体串联布置的至少一个参考电阻器Rref。如本文所使用的，术语“参考电阻器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于具有已知电阻Rref的电阻器。参考电阻器可以是适于允许确定电压变化的任意电阻器。参考电阻器可以被配置为允许确定和/或测量光导体的电阻Rphoto。参考电阻器与光导体串联布置。
光导体可以具有暗电阻Rdark。如本文所使用的，术语“暗电阻”通常是指光导体在未照亮状态(即，没有照射)下的电阻。参考电阻器的电阻和暗电阻的比率Rref/Rdark可以是0.01≤Rref/Rdark≤10。优选地，比率Rref/Rdark可以是约0.1。光导体的暗电阻可以是50Ω≤Rdark≤500MΩ。在室温下，暗电阻可以是50Ω≤Rdark≤50MΩ。在较低的温度下，暗电阻可能更高，例如在–40℃下高约10倍。例如，光导体阵列的暗电阻可以是10MΩ。参考电阻器可以是可调整的。参考电阻器的电阻值可以手动和/或自动调整。特别是，参考电阻器可以相对于电压输入信号和光导体特性(例如噪声指数)是可调整的。
参考电阻器可以是暗光导体。术语“暗光导体”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于处于未照亮状态(即没有照射)的光导体。光导体和暗光导体可以设计为彼此相同或不同。具体地，暗光导体可以是暗PbS传感器。例如，参考电阻器可包括覆盖有至少一个不透明掩模的光导体，其中，不透明掩模防止光能够通过被覆盖的光导体的光敏区域。如上文所概述的，装置可包括以阵列布置的多个光导体。对于每个照射像素，可以使用暗像素作为参考电阻器。为了调整，特别是为了优化暗电阻，可以适配暗像素的尺寸。例如，在制造过程中，所有像素可能涂覆有相同的材料，因此，改变像素尺寸可能是适配像素电阻的最简单方法。
光导体读出电路可包括至少一个偏置电压源，该至少一个偏置电压源被配置用于将至少一个偏置电压Ubias施加到光导体。光导体可以与偏置电压源电连接。如本文所使用的，术语“偏置电压源”是指被配置用于生成偏置电压的至少一个电压源。偏置电压可以是跨光导体材料施加的电压。偏置电压可以是直流(DC)电压。偏置电压Ubias是0.001V≥Ubias≤5000V，优选地1V≥Ubias≤500V，最优选地2V≥Ubias≤50V。如上文所概述的，光导体可以与串联布置的参考电阻器电连接。参考电阻器可以接地。当光导体被照射时，光导体可展现出电阻降低。已经通过光导体的电流可以通过参考电阻器，该参考电阻器可以产生取决于光导体的电阻Rphoto的输出信号Uα。使用暗光导体作为参考电阻器可以允许消除输出信号对光导体暗电阻的强依存性。而且，使用暗光导体作为参考电阻器可以包含关于光导体的温度依存性的温度补偿。然而，静态(still)的电压Uα包括超过99％的Ubias/2，使得由光导体的光敏区域的照射引入的感兴趣信号小于1％。
光导体读出电路包括至少一个电容，以下表示为电容Cb。电容器可以具有从0.05nF到500nF的电容。电容器Cb的电容可以是例如10nF。电容器Cb布置在放大器装置的输入与分压器电路的输出之间。如本文所使用的，术语“电容器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于收集和/存储、特别是源自分压器电路的输出的电能的至少一个元件。电容器可以是滤波电容器。电容器Cb可以被配置用于阻挡光导体的暗电流。具体地，电容器Cb可以被配置用于从分压器电路的输出信号中滤除暗DC电流。电容器Cb被配置用于对交流(AC)信号分量进行滤波。电容器可以被配置用于让AC信号分量通过。AC信号分量可以没有直流(DC)分量。AC信号分量可以仅包括感兴趣信号。在已知的光导体读出电路中，电容器被不同地使用，如在本发明中所提出的。例如，在已知的电压放大器中，电容器被用作RC高通滤波器以去除DC内容并放大AC内容。而且，滤波器需要进一步的组件，诸如CHP和RHP。例如，在已知电路中通常使用的非反相放大器电路包括至少一个光导体、一个参考电阻器、一个滤波电容器和一个滤波电阻器。相反，本发明使用电容器Cb作为高通滤波器，但是另外将AC电流提供给放大器装置。比较而言，根据本发明的电荷放大器和跨阻放大器具有少一个电阻器。光导体、参考电阻器和电容器形成滤波器，使得需要更少的组件。另外，通常使用的非反相放大器具有用于非反相输入中的放大的两个电阻器。根据本发明的电荷放大器和跨阻放大器仅具有一个组件。因此，与现有技术相比较，根据本发明的电荷放大器和跨阻放大器具有更少的组件。而且，由于光导体阵列常常与潜在的数百个传感器一起使用，因此减少组件是非常有利的。
光导体读出电路包括至少一个放大器装置。如本文所使用的，术语“放大器装置”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于充电或电流放大的至少一个电子装置。放大器装置可以被配置用于放大分压器电路的至少一个输出信号，特别是已经通过电容器的AC信号分量Uα,AC。放大器装置可以是至少一个电荷放大器或至少一个跨阻放大器。如本文所使用的，术语“电荷放大器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置为具有高输入阻抗的积分器的电子装置。电荷放大器可以被配置为将电荷转换成电压。高输入阻抗可以防止泄漏损失。电荷放大器可包括运算放大器。电荷放大器可包括反馈路径中的至少一个电容器CF。反馈路径中的电容器可以被配置用于随时间累积电流。如本文所使用的，术语“跨阻放大器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于包括至少一个运算放大器和反馈路径中的电阻器的电子装置。跨阻放大器可以被配置用于将输入电流与反馈路径中的电阻器的电阻RF相乘。跨阻放大器可以被配置用于增加输入并将输入电流转换为电压。
电荷放大器和跨阻抗放大器是用于测量电荷和电流的众所周知的电路。由于光导体的大暗电流，光导体与电荷放大器或跨阻放大器的直接连接是不可行的。由于光导体的输出电流与暗电流的小的比率，放大器动态范围将受到严重限制。因此，尚未探索这些电路用于与光导体一起使用。根据本发明的光导体读出电路允许电荷放大器和跨阻放大器可以与展现出大暗电流的传感器、特别是光导体一起使用。如上文所概述的，电容器可以放置在放大器输入与分压器输出之间。电容器可用于阻挡暗电流并将光导体的小输出电流分流到放大器装置。
不希望受理论的限制，电荷放大器或跨阻放大器的输出电压vo可以如下确定。通过电容器，电荷放大器和跨阻放大器可以被视为电压装置，并且假设傅里叶稳态。电荷放大器的传递函数可以是
Figure BDA0003586884940000091
其中，va是电荷放大器的输入电压，τ是电荷放大器的积分时间，以及ω是照射的调制频率。类似地，跨阻放大器的输出电压vo与跨阻放大器的输入电压va之间的关系可以由下式确定：
Figure BDA0003586884940000092
光导体读出电路可包括布置在电容器CB与放大器装置之间的至少一个二极管。二极管可以被配置为保护放大免受电压峰值影响的保护二极管。二极管的阴极可连接到接地并且与阳极与电容器CB连接。二极管可以被配置用于将电流传导到接地并且保护在另一个方向上的电流流动。二极管的使用可以显著加快启动时的瞬态振荡时间。二极管可以是或可包括TVS二极管。二极管可以被配置用于抑制瞬态电压。二极管可以设计为使得它在功能上不影响电路。二极管可用于保护电路在瞬态电压的情况下免受损坏。保护二极管，诸如TVS ESD二极管，通常或者是读出集成电路的一部分，或者是包括用于额外保护的单独二极管。其他二极管类型或保护电路是可能的。特别是，保护输入的其他机制是可能的。
如上文所概述的，装置可包括诸如以阵列布置的多个光导体。光导体读出电路可以被配置用于确定多个光导体中的每个光导体的电阻。装置可包括至少一个采样和保持电路和至少一个复用器。如本文所使用的，术语“采样和保持电路”是广义的术语并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于对电压进行采样并且用于将电压的值针对特定时间段保持在恒定水平的电子装置。采样和保持电路可包括被配置用于存储电荷的至少一个电容器。采样和保持电路可包括与放大器装置并联的开关，以便使电路放电。如果开关闭合，则电容器可以通过放大器装置充电。当打开开关时，电容器可以将电压保持在开关打开之前出现的恒定值。原则上，经由与保护二极管并联的电阻器执行放电是可能的。然而，经由采样和保持电路的放电可能比通过电阻器快得多。
装置还可包括被配置为将光导体读出电路的输出信号转换为数字信号(具体地用于进一步评估)的至少一个模拟数字转换器(ADC)。在装置包括多个光导体和对应的参考电阻器的情况下，装置可针对每对光导体和对应的参考电阻器包括至少一个ADC。然而，其他布置是可行的。
装置可包括至少一个读出集成电路(ROIC)。光导体读出电路可以设计为至少一个集成电路。由于空间限制，参考电阻器Rref和电容器CB可以不形成ROIC的一部分。特别是，大电容器和电阻器在集成电路中需要大面积并且可能极其昂贵。ROIC可包括特定的技术块，像ADC、复用器、采样和保持电路。采样和保持电路和复用器可以是ROIC架构的一部分。许多不同的架构是可能的，一些架构没有采样和保持电路和/或复用器、ADC等。ROIC可包括用于暗信号消除(特别是滤波)的装置，和放大级以及访问每个输入的输出信号的装置。集成电路可包括放大器装置和/或采样和保持电路和/或复用器。此外，集成电路可包括二极管。此外，集成电路可包括至少一个ADC。如本文所使用的，术语“集成电路”是广义的术语并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于在诸如半导体衬底的衬底上的电子电路。例如，集成电路可以实现为微芯片。
装置可包括至少一个逻辑门，诸如可编程逻辑，例如至少一个现场可编程门阵列(FPGA)。
在本发明的进一步方面中，公开了一种包括根据本发明的至少一个装置的电阻换能器。此外，电阻换能器包括至少一个评估装置，该至少一个评估装置适于确定光导体读出电路的至少一个电压输出处的电压输出信号。
如本文所使用的，术语“评估装置”通常是指被设计为在电压输出处确定和/或生成至少一个电压输出信号的任意装置。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机、优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于电压信号的接收和/或预处理的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。进一步地，评估装置可包括一个或多个数据存储装置。进一步地，如以上所概述的，评估装置可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。评估装置可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可以被设计为确定至少一个输出电压信号。评估装置也可以被设计为完全或部分地控制至少一个照射源和/或控制至少一个电压源和/或调整至少一个负载电阻器。评估装置还可包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元。
电阻换能器可包括至少一个照射源，诸如关于上述装置所描述的至少一个照射源。
对于关于本发明的该方面的进一步细节可以参考如上文和下文更详细地描述的装置的描述。
在本发明的进一步方面中，公开了一种根据本发明的装置的用途，用于以下各项中的一者或多者的读出的目的：至少一个PbS传感器、至少一个PbSe传感器、或包括多个像素的至少一个像素化传感器阵列中，其中，像素中的每一个包括至少一个PbS或PbSe传感器。特别是，根据本发明的装置可用于中等或低偏置电压应用中，例如在装置由电池供电或需要在低功率上运行的应用中，例如传感器节点、便携式测量装置、爆炸性环境中的装置，从而允许改进的信噪比并且因而允许高信号质量。例如，该装置可用于光谱仪、水分测量仪器、厚度测量仪器、气体分析仪器或使用光导体作为传感器元件的任何其他类型的设备。该装置可在光学传感器中使用。例如，该装置可用于采用所谓的FiP效应的光学传感器，例如WO2012/110924A1、WO 2014/097181 A1和WO 2016/120392 A1。
如上文所描述的，用于读出光导体的已知读出电路依赖于高通滤波信号电压的电压放大。本发明使用阻止暗电流的不同方法并使用电荷放大器或跨阻放大器来放大调制电流。该方法的主要优点是双重的。首先，与现有技术相比较，组件的数量显著更小。其次，可商购的ROIC允许软件控制的模拟信号增益。与现有技术相比较，电阻器的数量从4个减少到1个。此外，高度集成的可商购的读出集成电路(ROIC)可用于集成多个运算放大器和反馈电阻器或电容器的多像素解决方案。另外，这些ROIC集成ADC和其他功能。出于这些原因，这种类型的解决方案允许具有更低成本、更小组件数量和更高密度的多像素读出电路。外部电容器和电阻器的减少也消除了噪声源，这提高了用于测量的信噪比。ROIC通常允许经由软件进行增益调整，这使能对动态范围的软件控制。这意味着当存在更弱或更强的电磁调制信号时，可以调整放大的输出电压。
总结，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：
实施例1：一种装置，包括：
-至少一个光导体，其被配置用于展现出取决于所述光导体的光敏区域的照射的电阻；
-至少一个光导体读出电路，其中，所述光导体读出电路包括至少一个分压器电路，其中，所述分压器电路包括与所述光导体串联布置的至少一个参考电阻器Rref，其中，所述光导体读出电路包括至少一个放大器装置，其中，所述光导体读出电路包括布置在所述放大器装置的输入与所述分压器电路的输出之间的至少一个电容器。
实施例2：根据前一实施例所述的装置，其中，所述放大器装置是至少一个电荷放大器或至少一个跨阻放大器。
实施例3：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述放大器装置被配置用于放大分压器电路的至少一个输出信号。
实施例4：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述电容器被配置用于阻挡所述光导体的暗电流，其中，所述电容器被配置用于从所述分压器电路的至少一个输出信号中滤除暗DC电流。
实施例5：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述参考电阻器是暗光导体。
实施例6：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述光导体具有暗电阻Rdark，其中，所述参考电阻器的所述电阻和所述暗电阻的比率Rref/Rdark是0.01≤Rref/Rdark≤10。
实施例7：根据前一实施例所述的装置，其中，所述光导体的所述暗电阻是50Ω≤Rdark≤500MΩ。
实施例8：根据前述实施例中的任一项所述的分压器电路，其中，所述参考电阻器是可调整的。
实施例9：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述光导体读出电路包括布置在所述电容器与所述放大器装置之间的至少一个二极管。
实施例10：根据前述三个实施例中的任一项所述的装置，其中，所述装置包括至少一个读出集成电路。
实施例11：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述光导体读出电路包括至少一个偏置电压源，所述至少一个偏置电压源被配置用于将至少一个偏置电压施加到所述光导体。
实施例12：根据前一实施例所述的装置，其中，所述偏置电压Ubias是0.001V≥Ubias≤5000V，优选地1V≥Ubias≤500V，最优选地2V≥Ubias≤50V。
实施例13：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述装置包括多个光导体，其中，所述光导体以阵列布置。
实施例14：根据前一实施例所述的装置，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定所述多个光导体中的每个光导体的电阻，其中，所述装置包括至少一个采样和保持电路和至少一个复用器。
实施例15：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述光敏区域包括选自以下各项的至少一种光导材料：硫化铅(PbS)；硒化铅(PbSe)；碲镉汞(HgCdTe)；硫化镉(CdS)；硒化镉(CdSe)；锑化铟(InSb)；砷化铟(InAs)；砷化铟镓(InGaAs)；非本征半导体，有机半导体。
实施例16：一种电阻换能器，包括根据前述实施例中的任一项所述的至少一个装置，其中，所述电阻换能器包括至少一个评估装置，所述至少一个评估装置被配置用于确定所述光导体读出电路的至少一个电压输出处的输出信号。
实施例17：一种根据涉及装置的前述实施例中的任一项所述的装置的用途，用于以下各项中的一者或多者的读出：至少一个PbS传感器、至少一个PbSe传感器、或包括多个像素的至少一个像素化传感器阵列，其中，所述像素中的每一个包括至少一个PbS或PbSe传感器。
附图说明
通过以下结合从属权利要求对优选示例性实施例的描述，本发明的进一步可选细节和特征将显而易见。在该上下文中，特定特征可以单独或者与特征组合实现。本发明不限于示例性实施例。在附图中示意性地示出了示例性实施例。各个附图中相同的参考标号指代相同的元件或具有相同功能的元件，或者在其功能方面彼此对应的元件。
具体地，在图中：
图1示出了根据本发明的装置的示例性实施例；以及
图2示出了装置的进一步示例性实施例。
图3示出了根据本发明的电阻换能器的示例性实施例；
图4示出了电阻换能器的进一步示例性实施例；
图5A和图5B示出了响应于已知强度的调制电磁信号的放大的输出电压的实验结果；以及
图6示出了ROIC对光导体阵列的输出电压响应的实验结果。
具体实施方式
图1以高度示意性方式示出了的装置110的示例性实施例。装置110包括至少一个光导体112，该至少一个光导体112被配置用于展现出取决于光导体112的光敏区域的照射的电阻。光导体112可以是能够展现出取决于光导体112的光敏区域的照射的特定电阻Rphoto的光敏元件。具体地，电阻取决于光导体112的材料的照射。光导体112可包括包含光导材料的光敏区域。光敏区域可包括选自以下各项的至少一种光导材料：硫化铅(PbS)；硒化铅(PbSe)；碲镉汞(HgCdTe)；硫化镉(CdS)；硒化镉(CdSe)；锑化铟(InSb)；砷化铟(InAs)；砷化铟镓(InGaAs)；非本征半导体，例如，掺杂的Ge、Si、GaAs。然而，其他材料可能是可行的。例如，在WO 2016/120392 A1中描述了进一步的可能的光导材料。例如，光导体112可以是可从德国trinamiX GmbH,D-67056Ludwigshafen am Rhein以商品名Hertzstueck TM商购的光导体。例如，光导体112可以应用在光敏检测器电路中。装置110可包括多个光导体112。光导体可以以阵列布置。阵列的光导体112可以设计成相同的，特别是在它们的光敏区域的尺寸和/或形状和/或光导材料方面。
例如，光敏区域可以由至少一个照射源114照射。照射源114例如可以是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。举例来说，照射源114可包括至少一个红外发射器和/或至少一个可见光发射器和/或至少一个紫外光发射器。举例来说，照射源114可包括至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源114可以特别地包括以下照射源中的一个或多个：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上，替代地或附加地，也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。替代地或附加地，也可以使用其他照射源。照射源114通常可以适于发射在以下各项中的至少一项中的光：紫外光谱范围、红外光谱范围。最优选地，至少一个照射源适于发射NIR和IR范围内、优选地在800nm和5000nm的范围内、最优选地在1000nm和4000nm的范围内的光。
照射源114可包括至少一个非连续光源。可替代地，照射源114可包括至少一个连续光源。光源可以是具有至少一个辐射波长的任意光源，该至少一个辐射波长具有与光导体112的敏感波长的重叠。例如，光源可以被配置用于生成普朗克辐射。例如，光源可包括至少一个发光二极管(LED)和/或至少一个激光源。例如，光源可以被配置为通过放热反应生成照射，例如液体或固体材料或气体的氧化。例如，光源可以被配置用于生成出自荧光效应的照射。照射源114可以被配置用于生成至少一个调制光束。可替代地，由照射源生成的光束可以是非调制的和/或可以由进一步的光学装置调制。照射源114可包括至少一个光学斩波器装置，该光学斩波器装置被配置用于调制来自连续光源的光束。光学斩波器装置可以被配置用于周期性地中断来自连续光源的光束。例如，光学斩波器装置可以是或可以包括至少一个可变频率旋转盘斩波器和/或至少一个固定频率音叉斩波器和/或至少一个光学快门。由于非连续照射，输出电流可以是变化的电流信号，也称为调制电流。与光导体112的暗电流相比较，调制电流可以很小。
例如，光敏区域可以是二维或三维区域，其优选但不一定是连续的，并且可以形成连续区域。光导体112可以具有一个或多个这样的光敏区域。响应于照射，光导体112的电阻被调整和/或改变和/或变化。当光导体112被照射时，光导体112可以表现出电阻降低。光导体112在被照射时可降低其电阻率。具体地，光导体112的电阻可以随着入射光强度的增加而降低。暗电阻与亮电阻之间的变化是要测量或要读出的量，并且可以表示为光导体的输出电流。
装置110包括至少一个光导体读出电路116。光导体读出电路116包括至少一个分压器电路118。分压器电路118包括与光导体112串联布置的至少一个参考电阻器120。参考电阻器120可以是具有已知电阻Rref的电阻器。参考电阻器120可以是适于允许确定电压变化的任意电阻器。参考电阻器120可以被配置为允许确定和/或测量光导体112的电阻Rphoto。
光导体112可以具有暗电阻Rdark。参考电阻器120的电阻和暗电阻的比率Rref/Rdark可以是0.01≤Rref/Rdark≤10。优选地，比率Rref/Rdark可以是约0.1。光导体的暗电阻可以是50Ω≤Rdark≤500MΩ。例如，光导体112阵列的暗电阻可以是10MΩ。参考电阻器120可以是可调整的。参考电阻器120的电阻值可以手动和/或自动调整。特别是，参考电阻器120可以相对于电压输入信号和光导体特性(例如噪声指数)可调整。
参考电阻器120可以是暗光导体122。光导体112和暗光导体122可以设计为彼此相同或不同。具体地，暗光导体122可以是暗PbS传感器。例如，参考电阻器120可包括覆盖有至少一个不透明掩模的光导体，其中，不透明掩模防止光可以穿过被覆盖的光导体的光敏区域。如上文所概述的，装置110可包括以阵列布置的多个光导体112。对于每个照射像素，可以使用暗像素作为参考电阻器120。为了调整，特别是为了优化暗电阻，可以适配暗像素的尺寸。例如，在制造过程中，所有像素可以涂覆有相同的材料，因此，改变像素尺寸可能是适配像素电阻的最简单方法。
光导体读出电路116可包括至少一个偏置电压源124，该至少一个偏置电压源124被配置用于将至少一个偏置电压Ubias施加到光导体112。在图1中，示例性地示出了公共集电极Vcc处的电压。光导体112可以与偏置电压源124电连接。偏置电压可以是跨光导体材料施加的电压。偏置电压可以是直流(DC)电压。偏置电压Ubias是0.001V≥Ubias≤5000V，优选地1V≥Ubias≤500V，最优选地2V≥Ubias≤50V。如上文所概述的，光导体112可以与串联布置的参考电阻器120电连接。参考电阻器120可以接地。当光导体112被照射时，光导体112可以展现出电阻降低。已经通过光导体112的电流可以通过参考电阻器120，该参考电阻器120可以产生取决于光导体112的电阻Rphoto的输出信号Va。暗光导体122的使用可以允许消除输出信号对光导体112暗电阻的强依存性。而且，暗光导体122的使用可以包含关于光导体112的温度依存性的温度补偿。然而，静态的电压Va包括超过99％的Ubias/2，使得由光导体112的光敏区域的照射引入的感兴趣信号小于1％。
光导体读出电路116包括至少一个电容器126，以下表示为电容Cb。电容器126可以具有从0.05nF到500nF的电容。电容器Cb的电容可以是例如10nF。电容器Cb布置在放大器装置的输入与分压器电路的输出之间。电容器126可以是滤波电容器。电容器Cb可以被配置用于阻挡光导体112的暗电流。具体地，电容器Cb可以被配置用于从分压器电路的输出信号中滤除暗DC电流。电容器Cb被配置用于对分压器电路118的至少一个输出信号的交流(AC)信号分量进行滤波。电容器126可以被配置用于让AC信号分量通过。AC信号分量可以没有直流(DC)分量。AC信号分量可以仅包括感兴趣信号。在已知的光导体读出电路中，电容器被不同地使用，如在本发明中所提出的。例如，在已知的电压放大器中，电容器被用作RC高通滤波器以去除DC内容并放大AC内容。而且，滤波器需要进一步的组件，诸如CHP和RHP。例如，在已知电路中通常使用的非反相放大器电路包括至少一个光导体、一个参考电阻器、一个滤波电容器和一个滤波电阻器。相反，本发明使用电容器Cb作为高通滤波器，但是另外将AC电流提供给至少一个放大器装置。比较而言，根据本发明的电荷放大器和跨阻放大器具有少一个电阻器。光导体112、参考电阻器120和电容器126形成滤波器，使得需要更少的组件。另外，通常使用的非反相放大器具有用于非反相输入中的放大的两个电阻器。根据本发明的电荷放大器和跨阻放大器仅具有一个组件。因此，与现有技术相比较，根据本发明的电荷放大器和跨阻放大器具有更少的组件。而且，由于光导体阵列常常与潜在的数百个传感器一起使用，因此减少组件是非常有利的。
光导体读出电路116包括至少一个放大器装置128。放大器装置128可以被配置用于放大分压器电路118的至少一个输出信号，特别是已经通过电容器126的AC信号分量。放大器装置128可以是至少一个电荷放大器130，如图1所示，或至少一个跨阻放大器132。如图2所示，电荷放大器130可以是被配置为具有高输入阻抗的积分器的电子装置。电荷放大器130可以被配置为将电荷转换成电压。高输入阻抗可以防止泄漏损失。电荷放大器可包括运算放大器134。电荷放大器130可包括反馈路径中的至少一个电容器CF。反馈路径中的电容器CF可以被配置用于随时间累积电流。跨阻放大器132可以是包括至少一个运算放大器134和反馈路径中的电阻器RF的电子装置。跨阻放大器132可以被配置用于将输入电流与电阻RF相乘。跨阻放大器132可以被配置用于增加输入并将输入电流转换为电压。
电荷放大器130和跨阻抗放大器132是用于测量电荷和电流的众所周知的电路。由于光导体112的大暗电流，光导体112与电荷放大器130或跨阻放大器132的直接连接是不可行的。由于光导体的输出电流与暗电流的小的比率，放大器动态范围将受到严重限制。因此，尚未探索这些电路用于与光导体一起使用。根据本发明的光导体读出电路116允许电荷放大器130和跨阻放大器132可以与展现出大暗电流的传感器、特别是光导体112一起使用。如上文所概述的，电容器126可以放置在放大器输入与分压器输出之间。电容器126可用于阻挡暗电流并将光导体112的小输出电流分流到放大器装置128。
不希望受理论的限制，电荷放大器130或跨阻放大器132的输出电压vo可以如下确定。通过电容器126，电荷放大器130和跨阻放大器132可以被视为电压装置，并且假设傅里叶稳态。电荷放大器的传递函数可以是
Figure BDA0003586884940000191
其中，va是电荷放大器130的输入电压，τ是电荷放大器130的积分时间，以及ω是照射的调制频率。类似地，跨阻放大器132的输出电压vo与跨阻放大器132的输入电压va之间的关系可以由下式确定：
Figure BDA0003586884940000192
图3示出了包括根据本发明的至少一个装置110(如关于图1和图2所描述的)的电阻换能器136的实施例。除了图1和图2所示的实施例之外，光导体读出电路116可包括布置在电容器CB与放大器装置128之间的至少一个二极管138。二极管138可以被配置为保护放大免受电压峰值影响的保护二极管。二极管138的阴极可连接到接地并且阳极与电容器CB连接。二极管138可以被配置用于将电流传导到接地并且保护在另一个方向上的电流流动。二极管138的使用可以显著加快启动时的瞬态振荡时间。二极管138可以是或可包括TVS二极管。二极管138可以被配置用于抑制瞬态电压。二极管138可以设计为使得它在功能上不影响电路。二极管138可用于保护电路在瞬态电压的情况下免受损坏。保护二极管，诸如TVSESD二极管，通常或者是读出集成电路的一部分，或者是用于额外保护所包括的单独二极管。保护输入的其他机制是可能的。
如上文所概述的，装置110可包括诸如以阵列布置的多个光导体112。光导体读出电路可以被配置用于确定多个光导体112中的每个光导体112的电阻。装置110可包括至少一个采样和保持电路139和至少一个复用器140。采样和保持电路139可以被配置用于对电压进行采样并且用于将电压的值针对特定时间段保持在恒定水平。采样和保持电路139可包括被配置用于存储电荷的至少一个电容器。采样和保持电路139可包括与放大器装置128并联的开关142，以便使电路放电。如果开关142闭合，则电容器可以通过放大器装置128充电。当打开开关142时，电容器可以将电压保持在开关打开之前出现的恒定值。原则上，经由与保护二极管并联的电阻器执行放电是可能的。然而，经由采样和保持电路的放电可能比通过电阻器快得多。
装置110还可包括被配置为将光导体读出电路116的输出信号转换为数字信号(具体地用于进一步评估)的至少一个模拟数字转换器(ADC)144。在装置110包括多个光导体112和对应的参考电阻器120的情况下，装置110可针对每对光导体112和对应的参考电阻器120包括至少一个ADC 144。然而，其他布置是可行的。
此外，电阻换能器136包括至少一个评估装置146，该至少一个评估装置146适于确定光导体读出电路116的至少一个电压输出处的电压输出信号。作为示例，评估装置146可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机、优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于电压信号的接收和/或预处理的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。进一步地，评估装置146可包括一个或多个数据存储装置。进一步地，如上文所概述的，评估装置146可包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。评估装置146可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可以设计为确定至少一个输出电压信号。评估装置146也可以设计为完全或部分地控制至少一个照射源和/或控制至少一个电压源和/或调整至少一个负载电阻器。评估装置146还可包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元。
如图4所示，装置110可包括至少一个读出集成电路(ROIC)148。由于空间限制，参考电阻器Rref和电容器CB可以不形成ROIC 148的一部分。特别是，大电容器和电阻器在集成电路中需要大面积并且可能极其昂贵。ROIC 148可包括特定的技术块，像ADC、复用器、采样和保持电路。ROIC 148可包括用于暗信号消除(特别是滤波)的装置，和放大级以及访问每个输入的输出信号的装置。光导体读出电路116可以设计为至少一个集成电路。集成电路可包括放大器装置128和/或采样和保持电路139和/或复用器140。此外，集成电路可包括二极管138。此外，集成电路可包括至少一个ADC。例如，集成电路可以实现为微芯片。
图5A和图5B示出了响应于具有已知强度的调制电磁信号的作为采样N的函数的放大的输出电压(以V表示的ADC输出)的实验结果，其中，N是来自ADC的采样数。以每个采样之间的固定时间间隔从ADC读取一组采样数N。对于实验设置，使用具有Pd＝10.1μW/cm2的功率密度的光源。包括电荷放大器130的光导体读出电路116已经在各种条件下用几种可商购的集成电路(IC)测试。已经测试了各种电容器CB、参考电阻器Rref、积分时间τ和反馈电容器CF，以找到系统的最佳信噪比和动态信号响应。图5A示出了针对CB＝3.3nF、Rref＝1.2MΩ和CF＝3.0pF的实验结果。图5B示出了针对CB＝3.3nF、Rref＝2.4MΩ和CF＝3.0pF的实验结果。对于这两个图，调制的电磁信号具有60Hz的频率，并且积分时间τ是640μs。
图6示出了基于变化的CB和Rref值的对根据本发明的光导体阵列的ROIC的输出电压响应(以V表示的ADC输出)的实验结果。绘制了作为Rdark/Rref的函数的ADC输出。特别是，使用了380μm x 38μm的PbS阵列，具有15MΩ的暗电阻。对于实验设置，使用具有Pd＝20μW/cm2的功率密度的光源。对于这两个图6，调制的电磁信号具有16Hz的频率，并且积分时间τ是1000μs。偏置电压是10V，并且CF是25.0pF。曲线150示出了对于CB＝(10.0RdarkRref)/(Rdark+Rref)的ADC输出。曲线152示出了对于CB＝(1.0RdarkRref)/(Rdark+Rref)的ADC输出。曲线154示出了对于CB＝(0.1RdarkRref)/(Rdark+Rref)的ADC输出。
参考标记列表
110 装置
112 光导体
114 照射源
116 光导体读出电路
118 分压器电路
120 参考电阻器
122 暗参考电阻器
124 偏置电压源
126 电容器
128 放大器装置
130 电荷放大器
132 跨阻放大器
134 运算放大器
136 电阻换能器
138 二极管
139 采样和保持电路
140 复用器
142 开关
144 模拟数字转换器
146 评估装置
148 读出集成电路
150 曲线
152 曲线
154 曲线

Claims (15)

1.一种装置(110)，包括：
-至少一个光导体(112)，其被配置用于展现出取决于所述光导体(112)的光敏区域的照射的电阻；
-至少一个光导体读出电路(116)，其中，所述光导体读出电路(116)包括至少一个分压器电路(118)，其中，所述分压器电路(118)包括与所述光导体(112)串联布置的至少一个参考电阻器Rref(120)，其中，所述光导体读出电路(116)包括至少一个放大器装置(128)，其中，所述光导体读出电路(116)包括布置在所述放大器装置(128)的输入与所述分压器电路(118)的输出之间的至少一个电容器(126)。
2.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，所述放大器装置(128)是至少一个电荷放大器(130)或至少一个跨阻放大器(132)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述放大器装置(128)被配置用于放大分压器电路(118)的至少一个输出信号。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述电容器(126)被配置用于阻挡所述光导体(112)的暗电流，其中，所述电容器(126)被配置用于从所述分压器电路(118)的至少一个输出信号中滤除暗DC电流。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述参考电阻器(120)是暗光导体(122)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述光导体(112)具有暗电阻Rdark，其中，所述参考电阻器(120)的所述电阻和所述暗电阻的比率Rref/Rdark是0.01≤Rref/Rdark≤10。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述光导体读出电路(116)包括布置在所述电容器(126)与所述放大器装置(128)之间的至少一个二极管(138)。
8.根据前述三项权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述装置(110)包括至少一个读出集成电路(148)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述光导体读出电路(116)包括至少一个偏置电压源(124)，所述至少一个偏置电压源(124)被配置用于将至少一个偏置电压施加到所述光导体(112)。
10.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，所述偏置电压Ubias是0.001V≥Ubias≤5000V，优选地1V≥Ubias≤500V，最优选地2V≥Ubias≤50V。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述装置(110)包括多个光导体(112)，其中，所述光导体(112)以阵列布置。
12.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，所述光导体读出电路(116)被配置用于确定所述多个光导体(112)中的每个光导体(112)的电阻，其中，所述装置(110)包括至少一个采样和保持电路(139)和至少一个复用器(140)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述光敏区域包括选自以下各项的至少一种光导材料：硫化铅(PbS)；硒化铅(PbSe)；碲镉汞(HgCdTe)；硫化镉(CdS)；硒化镉(CdSe)；锑化铟(InSb)；砷化铟(InAs)；砷化铟镓(InGaAs)；非本征半导体，有机半导体。
14.一种电阻换能器(136)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的至少一个装置(110)，其中，所述电阻换能器(136)包括至少一个评估装置(146)，所述至少一个评估装置(146)被配置用于确定所述光导体读出电路(116)的至少一个电压输出处的输出信号。
15.一种根据涉及装置的前述权利要求中的任一项所述的装置(110)的用途，用于以下各项中的一者或多者的读出：至少一个PbS传感器、至少一个PbSe传感器、或包括多个像素的至少一个像素化传感器阵列，其中，所述像素中的每一个包括至少一个PbS或PbSe传感器。
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