[发明专利]ESD保护系统及X射线平板探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种ESD保护系统，特别是涉及一种可为X射线平板探测器提供保护的ESD保护系统，另外，本发明还涉及一种具有所述ESD保护系统的X射线平板探测器。

背景技术

目前，国内外市场上流通的X射线平板探测器（X-ray Flat Panel Detector）从原理上分为两种类型：一种是间接能量转换型，另一种是直接能量转换型。由于间接能量转换型X射线平板探测器具有转换效率高、动态范围广、空间分辨率高、环境适应性强等优点，所以它是目前X射线平板探测器市场的主流。

如图1所示，间接能量转换型X射线平板探测器（本发明将这种探测器均简称为X射线平板探测器）包括：形成在基板（未图示）上的多条扫描线（scan line，还可称为栅极线（gate line））2及多条数据线（data line）3，扫描线2与数据线3交错排列形成多个像素区域，像素区域内设有像素单元4；形成在基板上并覆盖在像素区域上方的闪烁体层或荧光体层（未图示）。每个像素单元4包括一个光电二极管（photodiode）5、一个一端与光电二极管5连接的像素开关6，光电二极管5用于将可见光转化为电荷，由于非晶硅及其合金（如掺杂有锗的非晶硅）在可见光波段内具有优越的光电转换功能、对高能量的辐射具有较好的耐辐射性能及比较容易进行大面积制造，故光电二极管5通常由非晶硅制作形成。像素开关6用于控制像素单元4的开启或关闭，它可以是非晶硅薄膜晶体管（amorphous silicon thin-film-transistor，a-Si TFT）或二极管（diode）。每行像素单元4的像素开关6与同一条数据线3连接，每列像素单元4的像素开关6与相应的同一条扫描线2连接，数据线3与数据处理单元（也可称其为readout unit）7连接，扫描线2与地址控制单元（也可称其为gate drive unit）8连接。

上述X射线平板探测器的工作原理是：X射线经过闪烁体层或荧光体层产生可见光，可见光经像素单元4中的光电二极管5转换并产生电荷，电荷存储在光电二极管5中，地址控制单元8对像素阵列1中的扫描线2逐行施加电压，使像素开关6逐行打开，存储在光电二极管5中的电荷经由数据线3输出到数据处理单元7，数据处理单元7会对获得的电信号作进一步的放大、模/数转换等处理，最终获得图像信息。

由于X射线平板探测器中光电二极管及薄膜晶体管（即像素开关）所含的薄膜层数较多且面积较大，在X射线平板探测器设计、制造、装配和测试的整个过程中都容易发生静电放电（ESD，electro-static discharge）。而几乎所有的微电子电路都会对ESD非常敏感，因此，为了提高X射线平板探测器的良率及降低生产成本，需为其提供静电保护。

现有X射线平板探测器的ESD保护系统包括短路环（shorting bus）、MIM二极管（metal-insulator-metal diode），但这些ESD保护系统存在与X射线平板探测器的测试、维修要求不兼容等诸多问题。

为解决上述问题，于2006年5月4日公开、公开号为US2006/0092591A1及名称为“on-substrate ESD protection for array based image sensors”的美国专利公开了一种为图1所示X射线平板探测器提供ESD保护的ESD保护系统。如图2所示，所述ESD保护系统包括形成在基板（未图示）上的ESD泄漏母线10及形成在基板上的ESD保护电路11，ESD泄漏母线10可接地。ESD保护电路11具有第一接线端12及第二接线端13，其中，第一接线端12与ESD泄漏母线10连接，第二接线端13与X射线平板探测器的扫描线2连接。

图3是图2中所述ESD保护系统的等效电路示意图，如图3所示，ESD保护电路11是由一对以背靠背（back-to-back）方式连接在一起的第一非晶硅薄膜晶体管（TFT）15、第二非晶硅薄膜晶体管（TFT）16构成。当X射线平板探测器的扫描线2上有ESD产生时，且当ESD保护电路第一接线端12与第二接线端13之间的电压超过一倍薄膜晶体管的阈值电压时，该ESD保护系统中的第一非晶硅薄膜晶体管15及第二非晶硅薄膜晶体管16会自动开启，保证ESD在短时间内能从扫描线2流至ESD泄露母线10，从而避免探测器的局部被ESD电压击穿或产生TFT阈值电压漂移或者其它损伤。