非制冷红外焦平面阵列的制作方法

本发明涉及红外成像技术领域，尤其涉及一种非制冷红外焦平面阵列。

背景技术

目前，非制冷红外成像技术在军事、工农业、医学、天文等领域有着重要的应用。作为非制冷红外成像技术核心的红外焦平面阵列，包括红外探测器阵列和读出电路两部分。其中，微测辐射热计焦平面阵列(focalplanearray，简称fpa)具有较高的灵敏度，是应用最广泛的一种非制冷红外焦平面阵列，其工作原理是热敏材料吸收入射的红外辐射后温度改变，从而引起自身电阻值的变化，通过测量其电阻值的变化探测红外辐射信号的大小。

微测辐射热计普遍采用微机械加工技术制作的悬臂梁微桥结构。桥面沉积有一层具有高电阻温度系数(temperaturecoefficientofresistance，简称tcr)的热敏材料，桥面由两条具有良好力学性能并镀有导电材料的桥腿支撑，桥腿与衬底的接触点为桥墩，桥墩电学上连接到微测辐射热计下的硅读出电路(readoutintegratedcircuit，简称roic)上。通过桥腿和桥墩，热敏材料连接到读出电路的电学通道中，形成一个对温度敏感并连接到读出电路上的像素单元。

敏感像素单元又称为敏感微测辐射热计，与之对应的有两种盲微测辐射热计，其中一种桥面与衬底热学短路，温度恒等于衬底温度，称为热学短路微测辐射热计；另一种是结构与敏感微测辐射热计完全相同，但是被遮挡了，所以不能感应目标辐射，称为被遮挡微测辐射热计。利用这两种盲微测辐射热计可以有效抵消敏感像素单元阻值随衬底温度变化带来的输出电压波动，实现无tec(thermoelectriccooler，热电制冷器)功能。

读出电路的作用则是完成微测辐射热计信号的处理和读出，读出电路对红外成像系统的性能有重要影响。近年来，用户对红外焦平面阵列探测器组件的要求越来越高，阵列规模越来越大，即使阵列规模达到2048×1536仍然希望帧频可以保持在60hz，并且希望netd不要明显增加。这就增大了设计难度。阵列扩大、帧频不变的条件下，必须增加积分时间和行时间才能保证netd(noiseequivalenttemperaturedifference，噪声等效温差)足够低，这就要求读出电路需要同时对多行微测辐射热计像元进行积分。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于现有技术的上述缺陷，本申请的目的之一是提供一种非制冷红外焦平面阵列，以解决现有的要求读出电路需要同时对多行微测辐射热计像元进行积分的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。

本申请提供的非制冷红外焦平面阵列，巧妙的设计了选择开关，保证两行像元单元电路可以同时被选中并且独立工作，不互相干扰，能够同时读取两行像元单元电路的数据，将积分时间和行时间加倍，显著降低探测器的netd，满足大阵列、高帧频、高性能应用的要求。

附图说明

为了进一步阐述本发明的以上和其他优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：

图1为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的一种实施方式的结构示意图；

图2为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列中奇数行和偶数行同时工作的另一种实施方式的结构示意图；

图3为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列中奇数行和偶数行同时工作的又一种实施方式的结构示意图；

图4为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的一种实施方式的结构示意图；

图5为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的另一种实施方式的结构示意图；

图6为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的又一种实施方式的结构示意图；

图7为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的一种实施方式的结构示意图；

图8为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的另一种实施方式的结构示意图；

图9为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列的工作时序的一种实施方式的示意图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目的，例如符合与系统业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

根据本发明，介绍一种非制冷红外焦平面阵列，包括：探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。

分别连接到第一读出电路的其中一行像元单元电路与连接到第二读出电路的其中一行像元单元电路可以同时导通，与像元电阻连接的选通开关与该像元电阻对应的节点开关同时导通，在此不作限定，只要需要同时被读取数据的两个像元单元电路能够同时导通即可。

如图1所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的一种实施方式的结构示意图。

作为本申请的第一个实施例，根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元单元电路，奇数行像元单元电路可以包括奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)、奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)，偶数行像元单元电路可以包括偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)。奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路可以共同连接到第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)。

每列像元单元电路中的奇数行连接到第一读出电路11(vsn1为第一读出电路11的输入端)，每列像元单元电路中的偶数行连接到第二读出电路12(vsn2为第二读出电路12的输入端)，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。作为一种可选的实施方式，奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第一读出电路11的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第二读出电路12的输入端，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，像元单元组之间可以通过奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的一端相互连接，这样就构成了一列像元单元电路阵列。其中，像元电阻可以感应目标辐射从而改变自身阻值，进而产生感应电流。奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制奇数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该奇数行像元单元电路的数据，同理，偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制偶数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该偶数行像元单元电路的数据。

奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)和第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的功能可以由三极管或二极管来实现，例如可以是nmos管、pmos管和cmos传输门等，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

在本实施方式中，如图1所示，第一读出电路11包括：电源电压vsk、保护电阻rd、第二场效应管m2、第一场效应管m1、运算放大器opint、积分电容c和电容复位开关φrst。其中，保护电阻rd的一端接电源电压vsk，其另一端接第二场效应管m2的源极，第二场效应管m2的漏极接第一场效应管m1的漏极，其栅极可以接基极电压veb，第一场效应管m1的源极接像元单元电路的输出端，其栅极接工作电压vfid，第一场效应管m1和第二场效应管m2的漏极连接端接运算放大器opint的负输入端、积分电容c的一端和电容复位开关φrst的一端的公共连接端，运算放大器opint的正输入端接参考电压vref，积分电容c的另一端以及电容复位开关φrst的另一端接运算放大器opint的输出端，由运算放大器opint的输出端与积分电容c的另一端以及电容复位开关φrst的另一端的公共连接端输出电压信号波动。当像元单元电路导通时，第一读出电路11进入输入信号的平顶期，积分电容c充电，在输入信号平顶期的后半段，积分电容c的充电过程已经结束，充电电流为零，积分电容c相当于断路，运算放大器opint由闭环放大到开环比较状态，第一读出电路11进而变身为电压比较器，输出电压波动信号，从而能够读出红外辐射对各个像元单元电路的影响，进而对外界事物进行红外成像。在本实施方式中，第二读出电路12与第一读出电路11的部件与连接方式均是相同的。在可选的实施方式中，第一读出电路11和第二读出电路12的功能并不限于本申请所描述的实施方式，本申请仅仅给出一种可行的示例，第一读出电路11和第二读出电路12的功能可以由各种现有的放大电路来实现，例如可以是列级放大电路，本领域技术人员可以根据需要进行选择，在此不再赘述。

当同时读取奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的其中一行奇数行像元单元电路与连接到第二读出电路12的其中一行偶数行像元单元电路可以同时导通，其中，该两行中的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)和第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的导通时序可以是相同的。

作为一个具体实施例，如图9所示为像元单元电路工作时序的一个具体实施例，在此仅作为一种示例，不能认为是对本发明的限定，当选通开关sel1和节点开关rw2为高时，其余控制信号为低，那么第一读出电路11通过选通开关sel1和节点开关rw2将奇数行像元电阻r1的感应信号读取出来，而第二读出电路12通过选通开关sel2和节点开关rw2将偶数行像元电阻r2的感应信号读取出来，由于奇数行像元电阻r1和偶数行像元电阻r2的公共端是检测电压，因而不会带来相互干扰的问题，其他像元电阻因为没有形成电流通路，实际上处于浮空状态，这样，就实现了同时读取两行像元单元电路数据，将积分时间和行时间加倍，从而降低了探测器阵列的netd。

如图2所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列中奇数行和偶数行同时工作的另一种实施方式的结构示意图。

根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元单元电路，奇数行像元单元电路可以包括奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)、奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)，偶数行像元单元电路可以包括偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)。奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路可以共同连接到第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)。

每列像元单元电路中的奇数行连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的偶数行连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第一读出电路11的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第二读出电路12的输入端，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，像元单元组之间可以通过奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的一端相互连接，这样就构成了一列像元单元电路阵列。其中，像元电阻可以感应目标辐射从而改变自身阻值，进而产生感应电流。奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制奇数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该奇数行像元单元电路的数据，同理，偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制偶数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该偶数行像元单元电路的数据。

作为另一种可选的实施方式，与图1不同的是，每个像元单元组还可以包括：复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8＝)，复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以接奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)与奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)的连接端，其另一端可以接偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)与偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)的连接端。

复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)的功能可以由三极管或二极管来实现，例如可以是nmos管、pmos管和cmos传输门等，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

当同时读取奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的其中一行奇数行像元单元电路与连接到第二读出电路12的其中一行偶数行像元单元电路可以同时导通，此时，该两行像元单元电路的复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)是断开的，其中，该两行中的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)和第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的导通时序可以是相同的。

该复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)能够快速将所对应的像元电阻中的累积电荷释放，使其迅速复位，回到初始化的状态，减少了行之间进行切换所造成的时间延迟。

如图3所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列中奇数行和偶数行同时工作的又一种实施方式的结构示意图。

根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元单元电路，奇数行像元单元电路可以包括奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)、奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)，偶数行像元单元电路可以包括偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)。奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路可以共同连接到第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)。

每列像元单元电路中的奇数行连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的偶数行连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第一读出电路11的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第二读出电路12的输入端，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，像元单元组之间可以通过奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的一端相互连接，这样就构成了一列像元单元电路阵列。其中，像元电阻可以感应目标辐射从而改变自身阻值，进而产生感应电流。奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制奇数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该奇数行像元单元电路的数据，同理，偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制偶数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该偶数行像元单元电路的数据。

作为又一种可选的实施方式，与图1不同的是，每个像元单元组还可以包括：奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)，奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)的一端可以接奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)与奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)的连接端，其另一端可以接奇数行像元单元电路与偶数行像元单元电路的连接端，偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以接偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)与偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)的连接端，其另一端可以接奇数行像元单元电路与偶数行像元单元电路的连接端。

奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)的功能均可以由三极管或二极管来实现，例如可以是nmos管、pmos管和cmos传输门等，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

当同时读取奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的其中一行奇数行像元单元电路与连接到第二读出电路12的其中一行偶数行像元单元电路可以同时导通，此时，该两行像元单元电路的复位开关是断开的，例如当读取奇数行像元单元电路的数据时，该奇数行像元单元电路是导通的，此时，该奇数行像元单元电路的奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)是断开的，当读取偶数行像元单元电路的数据时，该偶数行像元单元电路是导通的，此时，该偶数行像元单元电路的偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)是断开的，其中，该两行中的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)和第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的导通时序可以是相同的。

区分奇数行复位开关与偶数行复位开关能够对每一行像元电阻的复位与初始化分别控制，控制起来更加灵活。

如图4所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的一种实施方式的结构示意图。

作为本申请的第二个实施例，根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元单元电路，奇数行像元单元电路可以包括奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)、奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)，偶数行像元单元电路可以包括偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)。奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路可以共同连接到第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)。

每列像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行可以连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行可以连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

作为一种可选的实施方式，每列像元单元电路中的上半部分奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第一读出电路11的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第一读出电路11的输入端，每列像元单元电路中的下半部分奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第二读出电路12的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第二读出电路12的输入端，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，其中，像元单元组之间可以通过奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的一端相互连接，这样就构成了一列像元单元电路阵列。其中，像元电阻可以感应目标辐射从而改变自身阻值，进而产生感应电流。奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制奇数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该奇数行像元单元电路的数据，同理，偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制偶数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该偶数行像元单元电路的数据。

奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)和第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的功能可以由三极管或二极管来实现，例如可以是nmos管、pmos管和cmos传输门等，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

第一读出电路11和第二读出电路12的功能可以由各种放大电路来实现，例如可以是列级放大电路，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

在本实施方式中，当同时读取上半部分中的一行像元单元电路和下半部分中的一行像元单元电路的数据时，上半部分中的一行像元单元电路的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)或偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)与相应的第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)同时导通，与此同时，下半部分中的一行像元单元电路的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)或偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)与相应的第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)同时导通，其中，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的导通时间为奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)或偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)导通时间的两倍。

如图5所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的另一种实施方式的结构示意图。

根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元单元电路，奇数行像元单元电路可以包括奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)、奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)，偶数行像元单元电路可以包括偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)。奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路可以共同连接到第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)。

每列像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行可以连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行可以连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

每列像元单元电路中的上半部分奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第一读出电路11的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第一读出电路11的输入端，每列像元单元电路中的下半部分奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第二读出电路12的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第二读出电路12的输入端，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，其中，像元单元组之间可以通过奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的一端相互连接，这样就构成了一列像元单元电路阵列。其中，像元电阻可以感应目标辐射从而改变自身阻值，进而产生感应电流。奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制奇数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该奇数行像元单元电路的数据，同理，偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制偶数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该偶数行像元单元电路的数据。

作为另一种可选的实施方式，与图4不同的是，每个像元单元组还可以包括：奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)，奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)的一端可以接奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)与奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)的连接端，其另一端可以接奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路的连接端，偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以接偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)与偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)的连接端，其另一端可以接奇数行像元单元电路与偶数行像元单元电路的连接端。

在本实施方式中，当同时读取上半部分中的一行像元单元电路和下半部分中的一行像元单元电路的数据时，奇数行复位开关rstn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行复位开关rstm(其中m＝2、4、6、8…)的作用与图3所示类似，在此不再赘述。

如图6所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的又一种实施方式的结构示意图。

根据本申请的非制冷红外焦平面阵列包括多个像元单元电路，像元单元电路可以分为多个像元单元组，一个像元单元电路可以包括能够读取一个像元电阻数据的完整通路；每个像元单元组可以包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，每个像元单元组至少包括一个奇数行像元单元电路和一个偶数行像元单元电路，奇数行像元单元电路可以包括奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)、奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)，偶数行像元单元电路可以包括偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)、偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)。奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路可以共同连接到第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)。

每列像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行可以连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行可以连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

每列像元单元电路中的上半部分奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第一读出电路11的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第一读出电路11的输入端，每列像元单元电路中的下半部分奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)可以通过奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)连接到第二读出电路12的输入端，偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)可以通过偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)连接到第二读出电路12的输入端，第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，其中，像元单元组之间可以通过奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的一端相互连接，这样就构成了一列像元单元电路阵列。其中，像元电阻可以感应目标辐射从而改变自身阻值，进而产生感应电流。奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制奇数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该奇数行像元单元电路的数据，同理，偶数行选通开关selm(其中m＝2、4、6、8…)、第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)可以共同控制偶数行像元电阻是否接入读出电路中，从而控制读出电路是否读取该偶数行像元单元电路的数据。

作为又一种可选的实施方式，与图4不同的是，每个像元单元组还可以包括：第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)，第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)的一端可以连接到奇数行像元电阻rn(其中n＝1、3、5、7…)和偶数行像元电阻rm(其中m＝2、4、6、8…)的公共连接端，其另一端可以连接到检测电压vdet。

在本实施方式中，每个像元单元电路都能够分配到一个节点开关，每一个奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)能够对应一个第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)或第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)，每一个偶数行选通开关rm(其中m＝2、4、6、8…)能够对应一个第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)或第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)，当同时读取上半部分中的一行像元单元电路和下半部分中的一行像元单元电路的数据时，上半部分中的一行像元单元电路的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)与对应的第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)或第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)同时导通，或偶数行选通开关rm(其中m＝2、4、6、8…)与对应的第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)或第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)同时导通，与此同时，下半部分中的一行像元单元电路的奇数行选通开关seln(其中n＝1、3、5、7…)与对应的第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)或第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)同时导通，或偶数行选通开关rm(其中m＝2、4、6、8…)与对应的第一节点开关rwm(其中m＝2、4、6、8…)或第二节点开关rwn(其中n＝1、3、5、7…)同时导通，每一选通开关与对应的节点开关的导通时序相同。

如图7所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的一种实施方式的结构示意图。

作为本申请的第三个实施例，每列像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行可以连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行可以连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

作为一种可选的实施方式，每个像元单元电路至少可以包括：像元电阻rx(其中x＝1、2、3、4…)、选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)，其中像元电阻rx(其中x＝1、2、3、4…)可以通过选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)连接到第一读出电路11或第二读出电路12的输入端，像元电阻rx(其中x＝1、2、3、4…)的另一端可以通过节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，其中奇数行像元单元电路中像元电阻rx(此时x＝1、3、5…)与节点开关rwx(此时x＝1、3、5…)的连接端连接到偶数行像元单元电路中像元电阻rx(此时x＝2、4、6…)与选通开关selx(此时x＝2、4、6…)的连接端。

选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)的功能可以由三极管或二极管来实现，例如可以是nmos管、pmos管和cmos传输门等，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

第一读出电路11和第二读出电路12的功能可以由各种放大电路来实现，例如可以是列级放大电路，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

在读取像元单元电路的数据时，上半部分中的一行像元单元电路的选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)同时导通，与此同时，下半部分中的一行像元单元电路的选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)同时导通。

如图8所示为根据本申请的非制冷红外焦平面阵列的探测器阵列上半部分中的一行和下半部分中的一行同时工作的另一种实施方式的结构示意图。

每列像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行可以连接到第一读出电路11，每列像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行可以连接到第二读出电路12，当读取像元单元电路的数据时，分别连接到第一读出电路11的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路与连接到第二读出电路12的奇数行和偶数行中的一行像元单元电路的数据被同时读取。

作为一种可选的实施方式，每个像元单元电路至少可以包括：像元电阻rx(其中x＝1、2、3、4…)、选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)，其中像元电阻rx(其中x＝1、2、3、4…)可以通过选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)连接到第一读出电路11或第二读出电路12的输入端，像元电阻rx(其中x＝1、2、3、4…)的另一端可以通过节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)连接到检测电压vdet，该检测电压可以是地线或电源线，其中奇数行像元单元电路中像元电阻rx(此时x＝1、3、5…)与节点开关rwx(此时x＝1、3、5…)的连接端连接到偶数行像元单元电路中像元电阻rx(此时x＝2、4、6…)与选通开关selx(此时x＝2、4、6…)的连接端。

作为另一种可选的实施方式，每个像元单元电路还可以包括：复位开关rstx(其中x＝1、2、3、4…)，复位开关的两端分别连接像元电阻的两端。

复位开关rstx(其中x＝1、2、3、4…)的功能可以由三极管或二极管来实现，例如可以是nmos管、pmos管和cmos传输门等，在此不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

在读取像元单元电路的数据时，上半部分中的一行像元单元电路的选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)同时导通，该行像元单元电路的复位开关rstx(其中x＝1、2、3、4…)同时断开，与此同时，下半部分中的一行像元单元电路的选通开关selx(其中x＝1、2、3、4…)和节点开关rwx(其中x＝1、2、3、4…)同时导通，该行像元单元电路的复位开关rstx(其中x＝1、2、3、4…)同时断开。

本申请提供的非制冷红外焦平面阵列，巧妙的设计了选择开关，保证两行像元单元电路可以同时被选中并且独立工作，不互相干扰，能够同时读取两行像元单元电路的数据，将积分时间和行时间加倍，显著降低探测器的netd，满足大阵列、高帧频、高性能应用的要求。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。并且，在本发明的结构中，各部件是可以分解和/或重新组合的，这些分解和/或重新组合应该视为本发明的等效方案。

根据以上实施方式的说明，本申请提供了如下技术方案：

方案1、一种非制冷红外焦平面阵列，包括：

探测器阵列，包括阵列排列的像元单元电路，每一行所述像元单元电路至少与上一行和下一行中的一行所述像元单元电路连接；

读出电路，用于读取所述像元单元电路的数据；

其中，每列所述像元单元电路中的至少一半行数的所述像元单元电路连接到第一读出电路，其余行数的所述像元单元电路连接到第二读出电路；

当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路的数据被同时读取。

方案2、根据方案1所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每列所述像元单元电路中的奇数行连接到所述第一读出电路，每列所述像元单元电路中的偶数行连接到所述第二读出电路；

当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的所述奇数行中的一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的所述偶数行中的一行所述像元单元电路的数据被同时读取。

方案3、根据方案1所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每列所述像元单元电路中的上半部分奇数行和偶数行连接到所述第一读出电路，每列所述像元单元电路中的下半部分奇数行和偶数行连接到所述第二读出电路；

当读取所述像元单元电路的数据时，分别连接到所述第一读出电路的所述奇数行和偶数行中的一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的奇数行和偶数行中的一行所述像元单元电路的数据被同时读取。

方案4、根据方案2所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

所述像元单元电路分为多个像元单元组；

其中每个所述像元单元组包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，所述奇数行像元单元电路包括奇数行像元电阻、奇数行选通开关，所述偶数行像元单元电路包括偶数行像元电阻、偶数行选通开关，所述奇数行像元单元电路和所述偶数行像元单元电路共同连接到第一节点开关。

方案5、根据方案4所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

所述奇数行像元电阻通过奇数行选通开关连接到所述第一读出电路的输入端；

所述偶数行像元电阻通过偶数行选通开关连接到所述第二读出电路的输入端；

所述第一节点开关的一端连接到所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的公共连接端，其另一端连接到检测电压；

其中，所述像元单元组之间通过所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的一端相互连接。

方案6、根据方案4或5中任意一项所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每个所述像元单元组还包括：复位开关；

所述复位开关的一端接所述奇数行像元电阻与所述奇数行选通开关的连接端，其另一端接所述偶数行像元电阻与所述偶数行选通开关的连接端。

方案7、根据方案3所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

所述像元单元电路分为多个像元单元组；

其中每个所述像元单元组包括奇数行像元单元电路和偶数行像元单元电路，所述奇数行像元单元电路包括奇数行像元电阻、奇数行选通开关，所述偶数行像元单元电路包括偶数行像元电阻、偶数行选通开关，所述奇数行像元单元电路和所述偶数行像元单元电路共同连接到第一节点开关。

方案8、根据方案7所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每列所述像元单元电路中的上半部分所述奇数行像元电阻通过所述奇数行选通开关连接到所述第一读出电路的输入端，所述偶数行像元电阻通过所述偶数行选通开关连接到所述第一读出电路的输入端；

每列所述像元单元电路中的下半部分所述奇数行像元电阻通过所述奇数行选通开关连接到所述第二读出电路的输入端，所述偶数行像元电阻通过所述偶数行选通开关连接到所述第二读出电路的输入端；

所述第一节点开关的一端连接到所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的公共连接端，其另一端连接到检测电压；

其中，所述像元单元组之间通过所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的一端相互连接。

方案9、根据方案4或5或7或8中任意一项所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每个所述像元单元组还包括：奇数行复位开关和偶数行复位开关；

所述奇数行复位开关的一端接所述奇数行像元电阻与所述奇数行选通开关的连接端，其另一端接所述奇数行像元单元电路和所述偶数行像元单元电路的连接端；

所述偶数行复位开关的一端接所述偶数行像元电阻与所述偶数行选通开关的连接端，其另一端接所述奇数行像元单元电路与所述偶数行像元单元电路的连接端。

方案10、根据方案7或8中任意一项所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每个所述像元单元组还包括：第二节点开关；

所述第二节点开关的一端连接到所述奇数行像元电阻和所述偶数行像元电阻的公共连接端，其另一端连接到检测电压。

方案11、根据方案3所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

每个所述像元单元电路至少包括：像元电阻、选通开关和节点开关；

其中所述像元电阻通过所述选通开关连接到所述第一或第二读出电路的输入端，所述像元电阻的另一端通过所述节点开关连接到检测电压，其中所述奇数行像元单元电路中所述像元电阻与所述节点开关的连接端连接到所述偶数行像元单元电路中所述像元电阻与所述选通开关的连接端。

方案12、根据方案11所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

所述像元单元电路还包括：复位开关；

所述复位开关的两端分别连接到所述像元电阻的两端。

方案13、根据方案1-12中任意一项所述的非制冷红外焦平面阵列，其中，

分别连接到所述第一读出电路的其中一行所述像元单元电路与连接到所述第二读出电路的其中一行所述像元单元电路同时导通。