| 研究課題/領域番号 |
10354002
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
芝井 広 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70154234)
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| 研究分担者 |
松原 英雄 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 助教授 (30219464)
佐藤 紳司 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60192598)
川田 光伸 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (50280558)
中川 貴雄 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 教授 (20202210)
廣本 宣久 郵政省通信総合研究所, 企画部, 主任研究官
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| キーワード | 赤外線 / 半導体 / 半導体センサー / 極低温電子回路 / 遠赤外線 / 衛星搭載望遠鏡 / 赤外線望遠鏡 / 赤外線センサー |
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| 研究概要 |
赤外線天文衛星、X線天文衛星など高感度の天文観測衛星では、そのセンサー部分の雑音を抑え感度やエネルギー分解能を飛躍的に向上させるために、センサー全体の極低温冷却(絶対温度2度、摂氏-271度)が常用されるようになってきた。ところがこのようなセンサー自信の性能を十分に生かすためにはプリアンプ部をできるだけセンサーに近い場所に取り付ける必要があり、このためほぼ必然的に極低温環境にプリアンプを置くことを意味する。さらに、センサーの高集積化によって多数の信号が極低温部で発生する。以上のような理由により、極低温部にプリアンプやマルチプレクサを設置することが、大型の天文観測衛星の性能を十分に引き出すために必要不可欠な要件となってきている。しかしながら、一般の電子回路は動作温度が摂氏-50度程度までに制限されており、例外的に摂氏-200度(絶対温度70度)程度で動作するものがあるものの、絶対温度2度という極低温環境で動作する電子回路は皆無に等しい。そこでMOSFETを用いて、赤外線やX線センサー用プリアンプ、マルチプレクサ、及びA/D変換器を開発するのが本研究の主目的である。
第2年度にあたる本年度においては、極低温(2K)において動作可能なオペアンプの設計製造を行った。前年度および今年度前半に行われた試作トランジスタの試験結果より、N型 MOSFETがこの温度では好ましい動作を示さないことが確実になったので、P型 MOSFETのみを用いてループゲイン1000倍以上のオペアンプ回路が設計できた。なお設計に際しては独自のトランジスタモデルを用いたシミュレーション方式を開発し、設計の妥当性を製造前に詳細に検討した。いわゆる「オペアンプ」をこの温度領域で実現しようとするのは世界的にも類を見ない試みである。来年度には製造した素子の評価を行い、成果を取りまとめる予定である。
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