碲镉汞（HgCdTe,MCT）材料具有带隙可调、高量子效率等诸多优点,是红外光电探测器制备的主流材料。高背景环境下,MCT红外探测器的背景电流可能大于探测目标的信号电流。探测器的高背景电流和暗电流会导致读出电路中积分电容过快饱和,降低焦平面的信噪比和有效动态范围。MCT红外探测器的暗电流反映探测器的本质特征参数,暗电流会随着光敏元的面积变大而不断增大。暗电流会影响探测器的噪声,降低MCT红外探测器的暗电流,可以提高焦平面信噪比等性能。论文主要研究目的:降低MCT红外探测器暗电流、背景电流对红外成像影响。论文的研究内容包括:通过对MCT红外探测器暗电流机理进行器件仿真研究,为降低器件暗电流的工艺优化提供理论参考;通过背景抑制电路降低积分信号中探测器的暗电流和背景电流的信号分量,增大积分时间,提高有效动态范围。对于大规模红外焦平面,很难在有限的单元电路面积内增大积分电容来延长积分时间。读出电路中,背景抑制电路可以降低积分信号中探测器的暗电流和背景辐射信号,延长积分时间,提高焦平面的信噪比。本课题在长波、中波MCT红外探测器的暗电流测试和数据拟合的基础上,结合暗电流水平以及探测器工作的背景环境,设计两种背景抑制电路,即两步背景抑制电路、多模式的背景抑制电路。两步背景抑制结构采用共模背景抑制和差模背景抑制相结合,可以在较大的背景噪声范围内,有效的降低固定图形噪声、增大动态范围。多模式的背景抑制电路采用自适应背景抑制结构,可以根据暗电流和背景电流的大小、动态范围、非均匀性和帧率来选择三种读出模式,具有灵活性高,适应性广等特点。本文的主要内容和创新点如下:1.测试、分析了碲镉汞红外探测器暗电流,基于实测结果讨论了暗电流非均匀性对红外成像影响,采用注入区变面积的方法研究了中波红外探测器暗电流机制。2.采用共模背景抑制与差模背景抑制相结合的结构,设计、测试了两步背景抑制结构的长波红外读出电路,基于差模背景抑制,引入信号放大-还原模块,提高了电流存储型背景抑制模块的记忆精度,验证芯片测试在80 K下,共模背景抑制范围从0～1.1μA扩大到0～2.3μA,背景电流大于130 n A时,差模背景抑制精度误差小于1%。长波红外焦平面在两步背景抑制功能开启后,FPN值从56.7 m V下降到5.8 m V。3.设计了多模式的自适应背景抑制读出电路,仿真、分析了根据工作环境选择信号的读出模式和信号自补偿的工作模式,同时引入二分法用于DAC的信号搜索,提高了背景记忆模式下记忆效率,完成了电路的仿真与版图设计,输出摆幅为2.55 V,背景抑制范围0.122～1μA。