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A compact front-end circuit for a monolithic sensor in a 65-nm CMOS imaging technology

This article presents the design of a front-end circuit for monolithic active pixel sensors (MAPSs). The circuit operates with a sensor featuring a small, low-capacitance (< 2 fF) collection electrode and is integrated into the DPTS chip, a proof-of-principle prototype of 1.5\times1.5 mm includin...

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Hauptverfasser: Piro, Francesco (VerfasserIn) , Rinella, G. Aglieri (VerfasserIn) , Andronic, A. (VerfasserIn) , Antonelli, M. (VerfasserIn) , Aresti, M. (VerfasserIn) , Baccomi, R. (VerfasserIn) , Becht, Pascal (VerfasserIn) , Beolè, S. (VerfasserIn) , Braach, J. (VerfasserIn) , Buckland, M. D. (VerfasserIn) , Buschmann, E. (VerfasserIn) , Camerini, P. (VerfasserIn) , Carnesecchi, F. (VerfasserIn) , Cecconi, L. (VerfasserIn) , Charbon, E. (VerfasserIn) , Contin, G. (VerfasserIn) , Dannheim, D. (VerfasserIn) , de Melo, J. (VerfasserIn) , Deng, W. (VerfasserIn) , di Mauro, A. (VerfasserIn) , Vassilev, M. Dimitrova (VerfasserIn) , Emiliani, S. (VerfasserIn) , Hasenbichler, J. (VerfasserIn) , Hillemanns, H. (VerfasserIn) , Hong, G. H. (VerfasserIn) , Isakov, A. (VerfasserIn) , Junique, A. (VerfasserIn) , Kluge, A. (VerfasserIn) , Kotliarov, A. (VerfasserIn) , Křížek, F. (VerfasserIn) , Kugathasan, T. (VerfasserIn) , Lautner, L. (VerfasserIn) , Lemoine, C. (VerfasserIn) , Mager, M. (VerfasserIn) , Marras, D. (VerfasserIn) , Martinengo, P. (VerfasserIn) , Masciocchi, Silvia (VerfasserIn) , Menzel, Marius (VerfasserIn) , Munker, M. (VerfasserIn) , Rachevski, A. (VerfasserIn) , Rebane, K. (VerfasserIn) , Reidt, F. (VerfasserIn) , Russo, R. (VerfasserIn) , Sanna, I. (VerfasserIn) , Sarritzu, V. (VerfasserIn) , Senyukov, S. (VerfasserIn) , Snoeys, W. (VerfasserIn) , Sonneveld, J. (VerfasserIn) , Šuljić, M. (VerfasserIn) , Svihra, P. (VerfasserIn) , Tiltmann, N. (VerfasserIn) , Usai, G. (VerfasserIn) , van Beelen, J. B. (VerfasserIn) , Vernieri, C. (VerfasserIn) , Villani, A. (VerfasserIn)
Dokumenttyp: Article (Journal)
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: 27 July 2023
In: IEEE transactions on nuclear science
Year: 2023, Jahrgang: 70, Heft: 9, Pages: 2191-2200
ISSN:1558-1578
DOI:10.1109/TNS.2023.3299333
Online-Zugang:Verlag, kostenfrei, Volltext: https://doi.org/10.1109/TNS.2023.3299333
Verlag, kostenfrei, Volltext: https://ieeexplore.ieee.org/document/10196055
Volltext
Verfasserangaben:F. Piro, Graduate Student Member, IEEE, G. Aglieri Rinella, A. Andronic, M. Antonelli, M. Aresti, R. Baccomi, P. Becht, S. Beolè, J. Braach, M.D. Buckland, E. Buschmann, P. Camerini, F. Carnesecchi, L. Cecconi, E. Charbon, Fellow, IEEE, G. Contin, D. Dannheim, J. de Melo, W. Deng, A. di Mauro, M. Dimitrova Vassilev, S. Emiliani, J. Hasenbichler, H. Hillemanns, Senior Member, IEEE, G.H. Hong, A. Isakov, A. Junique, A. Kluge, A. Kotliarov, F. Křížek, T. Kugathasan, L. Lautner, C. Lemoine, M. Mager, D. Marras, P. Martinengo, S. Masciocchi, M.W. Menzel, M. Munker, A. Rachevski, K. Rebane, F. Reidt, R. Russo, I. Sanna, V. Sarritzu, S. Senyukov, W. Snoeys, Senior Member, IEEE, J. Sonneveld, M. Šuljić, P. Svihra, N. Tiltmann, G. Usai, J.B. van Beelen, C. Vernieri, A. Villani
Beschreibung
Zusammenfassung:This article presents the design of a front-end circuit for monolithic active pixel sensors (MAPSs). The circuit operates with a sensor featuring a small, low-capacitance (< 2 fF) collection electrode and is integrated into the DPTS chip, a proof-of-principle prototype of 1.5\times1.5 mm including a matrix of 32\times32 pixels with a pitch of 15 \mu \textm . The chip is implemented in the 65-nm imaging technology from the Tower Partners Semiconductor Company foundry and was developed in the framework of the EP-Research and Development Program at CERN to explore this technology for particle detection. The front-end circuit has an area of 42 \mu \textm^2 and can operate with power consumption as low as 12 nW. Measurements on the prototype relevant to the front end will be shown to support its design.
Beschreibung:Gesehen am 16.01.2024
Beschreibung:Online Resource
ISSN:1558-1578
DOI:10.1109/TNS.2023.3299333

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