SPADien-foton lawine fotodetektor
Doe't SPAD-fotodetektorsensors foar it earst yntrodusearre waarden, waarden se benammen brûkt yn senario's mei leech ljocht. Mei de evolúsje fan har prestaasjes en de ûntwikkeling fan easken foar de sêne,SPAD fotodetektorSensoren wurde hieltyd faker tapast yn konsumintescenario's lykas autoradars, robots en ûnbemanne loftfeartugen. Fanwegen syn hege gefoelichheid en lege rûskeigenskippen is de SPAD-fotodetektorsensor in ideale kar wurden foar it berikken fan heechpresys djiptepersepsje en ôfbylding by leech ljocht.
Oars as tradisjonele CMOS-ôfbyldingssensors (CIS) basearre op PN-oergongen, is de kearnstruktuer fan 'e SPAD-fotodetektor in lawinediode dy't wurket yn Geiger-modus. Fanút it perspektyf fan fysike meganismen is de kompleksiteit fan 'e SPAD-fotodetektor signifikant heger as dy fan PN-oergongsapparaten. Dit wurdt benammen wjerspegele yn it feit dat it ûnder hege omkearde bias wierskynliker problemen feroarsaket lykas de ynjeksje fan ûnbalansearre ladingsdragers, termyske elektroneffekten en tunnelstreamen dy't holpen wurde troch defektsteaten. Dizze skaaimerken meitsje dat it te krijen hat mei swiere útdagings op it nivo fan ûntwerp, proses en sirkwy-arsjitektuer.
Algemiene prestaasjeparameters fanSPAD lawine fotodetektoromfetsje pikselgrutte (Pixel Size), tsjustertelrûs (DCR), ljochtdeteksjekâns (PDE), deade tiid (DeadTime), en reaksjetiid (Response Time). Dizze parameters beynfloedzje direkt de prestaasjes fan 'e SPAD-lawinefotodetektor. Bygelyks, de tsjustertelfrekwinsje (DCR) is in wichtige parameter foar it definiearjen fan detektorrûs, en de SPAD moat in bias heger as de trochbraak behâlde om te funksjonearjen as in ienfotondetektor. De kâns op ljochtdeteksje (PDE) bepaalt de gefoelichheid fan SPADlawine fotodetektoren wurdt beynfloede troch de yntensiteit en ferdieling fan it elektryske fjild. Derneist is de DeadTime de tiid dy't nedich is foar de SPAD om werom te gean nei syn begjinsteat nei't er triggerd is, wat ynfloed hat op de maksimale fotondeteksjesnelheid en it dynamyske berik.
By de prestaasjeoptimalisaasje fan SPAD-apparaten is de beheiningrelaasje tusken kearnprestaasjeparameters in grutte útdaging: bygelyks liedt pikselminiaturisaasje direkt ta PDE-ferswakking, en de konsintraasje fan elektryske fjilden oan 'e râne feroarsake troch grutteminiaturisaasje sil ek in skerpe tanimming fan DCR feroarsaakje. It ferminderjen fan 'e deade tiid sil post-impulsrûs feroarsaakje en de krektens fan tiidjitter ferswakje. No hat de baanbrekkende oplossing in beskate mjitte fan gearwurkjende optimalisaasje berikt troch metoaden lykas DTI/beskermingslus (ûnderdrukking fan oerspraak en fermindering fan DCR), pikseloptyske optimalisaasje, ynfiering fan nije materialen (SiGe-lawinelaach dy't de ynfrareadrespons ferbetteret), en trijediminsjonale stapelde aktive quenching-circuits.
Pleatsingstiid: 23 july 2025