SPADegyfotonos lavina fotodetektor
Amikor a SPAD fotodetektoros szenzorokat először bevezették, azokat főként gyenge fényviszonyok melletti érzékelési helyzetekben használták. Azonban a teljesítményük fejlődésével és a helyszíni követelmények fejlődésével...SPAD fotodetektorAz érzékelőket egyre inkább alkalmazzák olyan fogyasztói környezetben, mint az autóipari radarok, robotok és pilóta nélküli légi járművek. Nagy érzékenységének és alacsony zajszintjének köszönhetően a SPAD fotodetektor ideális választássá vált a nagy pontosságú mélységérzékelés és a gyenge fényviszonyok melletti képalkotás eléréséhez.
A hagyományos, PN-átmeneteken alapuló CMOS képérzékelőkkel (CIS) ellentétben az SPAD fotodetektor magszerkezete egy Geiger-módusban működő lavinadióda. A fizikai mechanizmusok szempontjából az SPAD fotodetektor összetettsége jelentősen nagyobb, mint a PN-átmenetes eszközöké. Ez főként abban tükröződik, hogy nagy fordított előfeszítés esetén nagyobb valószínűséggel okoz olyan problémákat, mint a kiegyensúlyozatlan töltéshordozók befecskendezése, a termikus elektroneffektusok és a hibaállapotok által segített alagútáramok. Ezek a jellemzők komoly kihívások elé állítják a tervezés, a folyamat és az áramköri architektúra szintjén.
Közös teljesítményparaméterekSPAD lavina fotodetektorIde tartozik a pixelméret (Pixel Size), a sötét számlálási zaj (DCR), a fényérzékelési valószínűség (PDE), a holtidő (DeadTime) és a válaszidő (Response Time). Ezek a paraméterek közvetlenül befolyásolják a SPAD lavina fotodetektor teljesítményét. Például a sötét számlálási sebesség (DCR) kulcsfontosságú paraméter a detektorzaj meghatározásához, és a SPAD-nak a letörésnél magasabb torzítást kell fenntartania ahhoz, hogy egyfotonos detektorként működjön. A fényérzékelési valószínűség (PDE) határozza meg a SPAD érzékenységét.lavina fotodetektorés befolyásolja az elektromos tér intenzitása és eloszlása. Ezenkívül a holtidő az az idő, amely alatt a SPAD visszatér a kezdeti állapotába a bekapcsolás után, ami befolyásolja a maximális fotonérzékelési sebességet és a dinamikus tartományt.
Az SPAD-eszközök teljesítményoptimalizálása során az alapvető teljesítményparaméterek közötti korlátozó kapcsolat komoly kihívást jelent: például a pixelminiatürizálás közvetlenül a parciális differenciálegyenlet (PDE) csillapításához vezet, és a méretminiatürizálás okozta él elektromos mezők koncentrációja szintén a DCR hirtelen növekedését okozza. A holtidő csökkentése impulzus utáni zajt okoz, és rontja az időbeli jitter pontosságát. A legmodernebb megoldás mostanra bizonyos fokú együttműködő optimalizálást ért el olyan módszerekkel, mint a DTI/védőhurok (áthallás elnyomása és DCR csökkentése), a pixelek optikai optimalizálása, új anyagok bevezetése (SiGe lavinaréteg, amely fokozza az infravörös választ) és a háromdimenziós egymásra helyezett aktív kioltó áramkörök.
Közzététel ideje: 2025. július 23.