针对闪元传统标定方法的不足，提出一种结合灰度域图像和能量域图像进行复合条件工作点闪元标定的方法。该方法解决了单一工作点对闪元激发条件不够充分和探测器非均匀性所造成的闪元漏检等问题。实验验证表明，单一工作点上闪元检测率平均提高了12.49%，与传统方法相比，整体闪元检测率提高了9.41%。本文所提方法有效提高了闪元的检出率。

成功设计了一款天文应用的640×512短波红外焦平面读出电路。由于红外天文观测具有极低背景辐射、光子通量低的特点，为了实现探测器的高信噪比，需要降低器件的暗电流和电路噪声。电路采用有效的功耗管理策略，在保证电路正常工作的前提下尽可能地降低电路功耗以减小电路辉光对器件暗电流的影响。同时，研究非破坏性读出的数字功能，实现了超长的积分时间和信号的多帧累积,并作为一种斜坡采样的策略有效地降低读出噪声。短波HgCdTe焦平面的测试结果符合理论设计预期，开启电路非破坏性读出功能，设置6000 s的积分时间，当电路功耗调低至14.04 mW时暗电流为0.9 e-·pixel⁻¹·s⁻¹。读出噪声在两档增益下分别为50 e-（10 fF）和27 e-（5 fF），非线性度低于0.1%。

提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器，只有当斜坡电压信号接近积分电压时，比较器才产生功耗。此外，比较器输出脉冲信号，降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构，仅占约54 μm²面积，以满足15 μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级，避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18 μm CMOS工艺，采用该结构，设计并制造了640×512 规格的数字读出电路。测试结果表明，在120 Hz的帧频下，功耗仅为48 mW，总积分电容为740 fF，电荷处理能力为8.8 Me^-。在满阱状态，等效到积分电容的噪声电压为116 μV，峰值信噪比为84 dB。

焦平面红外探测器的数字读出是其发展的一个重要方向，相比传统的模拟红外焦平面探测器，数字红外焦平面探测器具有诸多优势。数字红外焦平面探测器的核心在于数字读出电路。文中详细介绍了1280 × 1024, 10 μm数字焦平面读出电路的设计和实现。通过对读出电路的测试得到其噪声为157 μV，在50 Hz帧频下功耗为165 mW，列级固定图案噪声为0.1%。所设计的数字读出电路与短波红外探测器成功实现了倒装焊互连并完成了成像，所成图像清晰、细节丰富。测试结果和探测器成像效果表明，所设计的数字读出电路具有低噪声、高传输带宽、高抗干扰性等特点，有助于提升红外焦平面探测器的各项性能。

红外探测器的环境耐受能力取决于设计和制造中完整有效的环境耐受措施，环境试验与评价验证了其在极端环境作用下能正常工作的能力。研制、生产和使用各阶段的试验目的不同，试验施加应力的大小不同，必须进行环境自然条件和诱发条件测量、温度响应特性调查和试验环境分析，选择正确、合理和必要的设计与试验环境条件，以尽可能产生最适合的试验数据，保证顾客所需的质量水平和有价格竞争力的可用性。运用288×4红外焦平面杜瓦组件温度响应试验实测数据和时间常数方法，计算分析它的温度稳定时间，指出空气介质温度循环筛选或温度冲击试验，不能在红外探测器的功能部件上施加大于10 ℃/min的温度急剧变化应力，高温工作状态的温度变化速率大于50 ℃/min对冷头部分的缺陷筛选效果更好。试验结果表明，真空完好性恒定高温试验应力量值大于+90 ℃、2160 h。能够通过高温+71 ℃、低温−54 ℃无故障环境试验考核的产品具有全世界贮存、运输和使用的潜力。

长波红外探测器一直以来受到读出电路电荷存储容量的限制，导致信噪比、动态范围和灵敏度都难以提升，制约了长波红外成像系统的发展和应用。文中对比分析了模拟像元和数字像元读出电路技术，介绍了数字像元焦平面的发展现状和主要架构。采用脉冲频率调制方案设计了384×288（25 µm）和256×256 （30 µm）两款数字像元读出电路，其中比较器设计提高了功耗效率和强壮性，并耦合碲镉汞探测器形成长波数字焦平面探测器组件进行测试，结果与国内外相关工作进行比较分析，峰值噪声等效温差分别达到3.4 mK和1.9 mK，动态范围达到96 dB。测试结果表明，数字像元技术显著提升了长波红外焦平面的灵敏度和动态范围，是提高红外探测器性能的有效途径。