Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

6 KAPITEL 2. MONOLITHIC ACTIVE PIXEL SENSOREN (MAPS)
Pixel No. 651
1
27
53
…
651
2
28
54
…
652
3
29
55
…
653
…
…
…
…
26
52
78
…
676
a b c z
shift register Col
A
B
C
Z
shift register Row
Output
Abbildung 2.3: Ein Beispiel eines Sensors mit 26 × 26 Pixel. Die Pixel werden nacheinander
durch zwei ansteuernde Schieberegister mit der nächsten Stufe verbunden.
Spannung durch die Verstärkung gS ≤ 1 [Dev07].
Der Auswahltransistor verbindet die Pixel nacheinander mit der nächsten Stufe der Ausleseelektronik,
um die Spannungswerte der Pixel der Reihe nach auszulesen. Die kontinuierliche
Auslese der Pixel wird dabei durch ein Zeitsignal (clock) synchronisiert und mit verschiedenen
Markierungen (marker) in Abschnitte unterteilt. Gruppen von Pixeln werden zu sogenannten
Pixelmatrizen zusammengefasst.
Zwei Schieberegister (shift register) steuern die Pixel an. Abbildung 2.3 illustriert den Ablauf
am Beispiel einer 26 × 26 Pixelmatrix. Zur Auslese F0 von Pixel 1 werden die Transistoren
a und A geöffnet. Um Pixel 2 auszulesen, öffnen folglich b und A. Erreicht die Auslese das
Ende der Pixelzeile A, wird ein Synchronisationssignal als Zeilenmarkierung generiert und
die nächste Zeile B ausgelesen. Das letzte Pixel 676 wird folglich durch die Register z und Z
verbunden. Anschließend wird noch ein weiteres Synchronisationssignal als Markierung für das
Ende des Auslesezyklus generiert und die zweite Auslese F1 startet.
Die Dauer der Integrationszeit tint zwischen F0 und F1 hängt von der Auslesefrequenz ν und
der Pixelanzahl N ab:
tint = N
ν
(2.4)
Beispielsweise ergäbe sich mit einer typischen Auslesefrequenz von ν = 10 MHz = 10 7 s −1 und