CZT核辐射探测器读出电路设计+文献综述(5)
（3.4）
由式（3.4）可以看出，电子偶效应的吸收系数 与物质原子序数Z的平方成正比，随 的增大而增大，并且开始增加很快，随后增加缓慢，到极高能量时趋于一个常数[44]。
入射射线与吸收体物质三种相互作用的能量转移都与入射射线的能量 和吸收体物质的原子序数Z有关。不同能量的光子入射到原子序数不同的吸收体物质时，三种效应的作用比例相差很大。其中，低能光子和高原子序数的吸收体物质，光电效应占优势；电子偶效应主要发生在高能光子和高原子序数物质中；对于能量在1~4MeV范围内的 射线，康普顿效应占主导地位，而且与吸收体物质的原子序数几乎无关。文中所论述的 CZT核辐射探测器正是利用高原子序数的探测器物质对核辐射（高能光子）进行探测，因此在探测的过程中电子偶生成效应占主导地位。
CZT探测器的表面是很薄的金属电极如图3.2所示。金属电极在偏压作用下在探测器内部产生电场E。当射线（以 射线为例）射入CZT探测器和CZT晶体作用时，晶体内部产生电子空穴对，并且数量和入射光子的能量成正比。带负电的电子和带正电的空穴在高偏压作用下朝不同的电极运动，最终被收集起来。形成的电荷脉冲经过前置放大电路变成电压脉冲，其高度和入射光子的能量成正比。出来的信号通过成形放大器、去噪等处理转换为高斯脉冲[7]。这些信号再经高精度ADC转换成数字信号输入计算机CPU或者MCU等处理器通过相应软件反演还原得到入射光子的强度、位置等能谱信息并直观呈现出来。
图3.2 CZT探测器示意图
4模拟IC设计流程
随着集成电路设计工具的进步带来的集成电路IP的复用技术以及模拟、数字及混合信号电路设计验证技术的提高，使得集成电路设计能力与半导体工艺技术之间的距离逐渐减小。
由于模拟CMOS集成电路处理的信号和电路工作原理与数字集成电路的不同，两者的设计流程是不同的。在数字电路中，为了提高集成度和降低电路的功耗，要求微细化和低电压驱动。但是，模拟集成电路的技术是建立在运算放大器、电流镜电路等基本电路模块的基础上的。这类电路的基本特点是相邻器件的特性一致性，即器件的精度和配对性要好；而器件的小型化和低电源电压与器件的精度和配对特性正好相反。
在CMOS数字电路中，PMOS管和NMOS管是配对使用的，在信号处理过程中通过一方导通，另一方截止的方法来降低功耗，因此人们将这种关系称之为互补关系。但是，在模拟集成电路中，为了保证信号的不失真，所有的MOS管必须处于导通状态，并不存在互补关系。
模拟集成电路的设计工作由系统设计、电路设计、版图设计和测试程序设计等多个部分组成。如今手工设计超深亚微米模拟集成电路已经不可能，必须采用先进的EDA软件工具在计算机上进行设计。基于模拟集成电路与数字集成电路完成的功能，以及设计参数的不同，因此在设计流程上是不同的，模拟集成电路一般采用模块化设计，即按系统定义和要求，设计基本的单元电路，例如，运算放大器、比较器和基准电流电压源等，并进行复用。由于模拟电路的性能差异较大，因此，关键的单元会需要重新设计。
5软件简介
5.1 Cadence 概述
Cadence Design Systems Inc.是全球最大的电子设计技术、程序方案服务和设计服务供应商。它的解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其他各类型电子产品的设计。Cadence公司的电子设计自动化产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、IC综合及布局布线、模拟和混合信号及射频IC设计、全定制集成电路设计、IC物理验证、PCB设计和硬件仿真建模等。