近年来,随着半导体技术的快速发展及CMOS工艺水平的不断提高,CMOS图像传感器得到了快速的发展。目前CMOS图像传感器已广泛应用于各类电子产品、安防应用、医学、3D成像、汽车等相关领域。除了应用于民用领域,CMOS图像传感器在空间探测及军事领域也得到了广泛的应用,包括在卫星探测、空间探测、核保试验中的应用等。当CMOS图像传感器应用于空间环境时,空间辐射会对CMOS图像传感器性能产生严重的影响,导致CMOS图像传感器性能的严重下降。因此,对于抗辐射CMOS图像传感器的研究具有非常重要的意义。本文首先分析了 CMOS图像传感器的工作原理及SOI (Silicon on Insulator)工艺器件的特点,对CMOS图像传感器的各种性能参数、噪声组成及产生机理做了详细阐述。应用Sentaurus Sprocess软件对CMOS图像传感器4T像素结构进行了 2D工艺仿真,并模拟出了混合型SOI CMOS 4T像素的3D模型,通过仿真研究了辐射对像素性能的影响。本文在对埋沟SOI NMOS基本特性的仿真分析基础上,对埋沟SOI NMOS源跟随器的结构进行改进,并对改进后的埋沟SOI NMOS进行了仿真分析,将其应用于混合型SOI CMOS 4T像素中。同时本文对于混合型SOI CMOS 4T像素的感光区域也进行了抗辐射加固技术的应用。通过Sentaurus SDE仿真环境模拟了抗辐射加固后的混合型SOI CMOS 4T像素的3D模型,像素尺寸为2.9μm×2.9μm。通过Sentaurus Sdevice混合仿真对抗辐射加固后的4T像素的输出摆幅及抗总剂量辐射性能进行验证。仿真结果表明SOI CMOS混合4T像素的输出摆幅由2.7V提高为3.2V,应用改进后的埋沟SOI NMOS源跟随器的混合型SOI CMOS 4T像素的抗辐射性能由最初的1Mrads提高到2 Mrads。