This dissertation proposes a systematic design methodology for microbolometer that is very complex device. The proposed design methodology can optimize the noise equivalent temperature difference (NETD) which is a figure of merit (FOM) of thermography by optimizing the electrical, optical and thermal performance of the microbolometer. In order to minimize the complexity of the optimization for the microbolometer, the proposed design methodology is divided into two optimizations: the opto-electrical horizontal optimization and the thermo-electric vertical optimization. The resistance and thermal conduction which are not defined through two optimizations are defined as two design factors of resistance design considering system dynamic range and thermal conductivity design for fixed thermal time constant due to system specification. This is the first systematic microbolometer design methodology that can greatly contribute to reducing the design complexity of the microbolometer.
본 논문은 매우 복잡한 다차원적 시스템인 마이크로볼로미터의 설계 방법론을 제안하다. 제안된 설계 방법론은 마이크로볼로미터의 전기·광·열적 성능 최적화를 통해 성능지수인 잡음 등가 온도차 (NETD)를 최적화할 수 있다. 제안하는 설계 방법론은 마이크로볼로미터가 갖는 다차원적 최적화에 대한 복잡도를 최소화하기 위해 광-전기적의 수평적 구조 최적화 문제와 열-전기적의 수직적 구조 최적화 문제로 분리함으로써 크게 2가지 최적화로 분리하였다. 2가지 최적화를 통해 정의되지 않는 특성 파라미터인 저항 과 열전도는 시스템 동적 영역을 고려한 저항 설계와 시스템 성능으로 고정된 열 시상수에 맞는 열전도도 설계의 2가지 설계 요소로 정의하였다. 이 같은 과정은 다차원 소자인 마이크로볼로미터의 설계 복잡도를 줄이는데 크게 기여할 수 있으며, 최초로 체계적으로 제안된 마이크로볼로미터 설계 방법론이다.
