SPADenkeltfoton lavinefotodetektor
Da SPAD-fotodetektorsensorer først blev introduceret, blev de primært brugt i scenarier med lavt lys. Men med udviklingen af deres ydeevne og udviklingen af scenekrav,SPAD fotodetektorSensorer er i stigende grad blevet anvendt i forbrugerscenarier såsom bilradarer, robotter og ubemandede luftfartøjer. På grund af dens høje følsomhed og lave støjegenskaber er SPAD-fotodetektorsensoren blevet et ideelt valg til at opnå dybdeopfattelse med høj præcision og billeddannelse i svagt lys.
I modsætning til traditionelle CMOS-billedsensorer (CIS) baseret på PN-forbindelser er kernestrukturen i SPAD-fotodetektoren en lavinediode, der fungerer i Geiger-tilstand. Fra et fysisk mekanismeperspektiv er kompleksiteten af SPAD-fotodetektoren betydeligt højere end for PN-forbindelsesenheder. Dette afspejles primært i, at den under høj omvendt forspænding er mere tilbøjelig til at forårsage problemer såsom injektion af ubalancerede bærere, termiske elektroneffekter og tunnelstrømme assisteret af defekttilstande. Disse egenskaber stiller den over for alvorlige udfordringer på design-, proces- og kredsløbsarkitekturniveau.
Fælles præstationsparametre forSPAD lavinefotodetektorinkluderer pixelstørrelse (Pixel Size), mørketællingsstøj (DCR), sandsynlighed for lysdetektering (PDE), dødtid (DeadTime) og responstid (Response Time). Disse parametre påvirker direkte SPAD-lavinefotodetektorens ydeevne. For eksempel er mørketællingshastigheden (DCR) en nøgleparameter til at definere detektorstøj, og SPAD skal opretholde en bias, der er højere end gennembruddet for at fungere som en enkeltfotondetektor. Sandsynligheden for lysdetektering (PDE) bestemmer SPAD'ens følsomhed.lavinefotodetektorog påvirkes af intensiteten og fordelingen af det elektriske felt. Derudover er DeadTime den tid, det tager for SPAD'en at vende tilbage til sin oprindelige tilstand efter at være blevet udløst, hvilket påvirker den maksimale fotondetektionshastighed og det dynamiske område.
I forbindelse med ydeevneoptimering af SPAD-enheder er begrænsningsforholdet mellem centrale ydeevneparametre en stor udfordring: For eksempel fører pixelminiaturisering direkte til PDE-dæmpning, og koncentrationen af kantelektriske felter forårsaget af størrelsesminiaturisering vil også forårsage en kraftig stigning i DCR. Reduktion af dødtiden vil inducere post-impulsstøj og forringe nøjagtigheden af tidsjitter. Nu har den banebrydende løsning opnået en vis grad af samarbejdsoptimering gennem metoder som DTI/beskyttelsesløjfe (undertrykker krydstale og reducerer DCR), pixeloptisk optimering, introduktion af nye materialer (SiGe-lavinelagsforstærkende infrarød respons) og tredimensionelle stablede aktive quenching-kredsløb.
Opslagstidspunkt: 23. juli 2025