近年来，红外探测技术发展迅猛，热释电红外焦平面阵列因其非制冷、低功耗、宽光谱等优点而在红外焦平面阵列中倍受关注。弛豫铁电单晶PMNT是我国科学家在世界上率先发现的新型热释电材料，该类材料与传统的热释电材料相比具有非常优异的热释电综合性能，它的实际应用，将十分有利于热释电探测器的发展。然而相比于光电型探测器其生成的热释电电流信号还非常微弱，且具有双向的特点，对该探测器读出电路的研究对于加快这一新型材料的应用有重要意义。本文来源于国家自然科学基金重点项目和传感技术联合国家重点实验室课题，针对这一新型热释电探测器的特点进行了研究，并设计了相应的读出电路。　　 本文对弛豫铁电单晶热释电光传感器的探测原理进行了分析，对热释电效应产生的电流进行了推导，分析了探测器噪声的种类和抑制方法以及在新型热释电材料生长与制备过程中影响热释电信号与噪声的因素。　　 针对PMNT热释电材料信号双向电流的特点首次设计了具有双向电流积分采样输出的热释电读出电路原型，分析研究了输入级运放噪声的特点，并首次分析了输入级运放密勒补偿电容对CTIA输入级电路的影响，研究了读出电路与热释电光敏元芯片耦合后输入级放大器噪声对焦平面噪声的影响，设计了低噪声输入级运放，并改进了输出级电路使用的单位增益缓冲器运算放大器。电路实现了低噪声、高线性度、输出动态范围大等设计目标，相比单向电流积分采样输出的读出电路其读出信号摆幅提高了68％。　　 为了降低片外脉冲数量，减小噪声干扰，设计了片上直流偏置电路，采用片上电流源电路，通过电流镜像生成所需的偏置电压，生成的基准电流为10μA，在正常室温工作时，生成的偏置电压误差不超过0.01V，同时设计了测试所需的片外时序控制脉冲产生电路，功能正常，脉冲输出波形符合时序设计要求。　　 读出电路进行了版图设计，采用0.35μm两层多晶两层金属工艺完成了流片，与PMNT热释电光敏芯片进行耦合，首次实现了8通道弛豫铁电单晶PMNT热释电红外焦平面。对该组件的测试结果表明设计的热释电读出电路实现了PMNT热释电光敏芯片的放大读出设计目标，对正反两个方向的热释电电流进行了积分放大输出，90μm×500μm组件在14 Hz调制频率，900K辐射下，两路差分输出信号为370～390mV，组件噪声约为2.3×10-3V，其中读出电路噪声为2.95×10-4V，组件的电压响应率约8.5×105 V/W，探测率3.52×108 W-1，等效噪声功率2.8nW，归一化探测率约2.95×107 cmHz-1/2/W。　　 此外，在完成了双向电流积分读出电路实现了设计的指标后，为了应对更大规模更小灵敏元面积的情形，进一步提高信噪比，减小大规模PMNT热释电红外焦平面的面积，探索研究了两级CTIA读出电路的可行性，为进一步降低一级电路的噪声，提高电路信噪比，研究了在读出电路设计片上开关电容低通滤波器的可行性。