SPADenkelfoton-lawine-fotodetektor
Toe SPAD-fotodetektorsensors die eerste keer bekendgestel is, is hulle hoofsaaklik in lae-lig-opsporingscenario's gebruik. Met die evolusie van hul werkverrigting en die ontwikkeling van toneelvereistes,SPAD fotodetektorSensors word toenemend toegepas in verbruikersgebeure soos motorradars, robotte en onbemande lugvaartuie. As gevolg van sy hoë sensitiwiteit en lae geraas-eienskappe, het die SPAD-fotodetektorsensor 'n ideale keuse geword vir die verkryging van hoë-presisie dieptepersepsie en lae-ligbeelding.
Anders as tradisionele CMOS-beeldsensors (CIS) gebaseer op PN-aansluitings, is die kernstruktuur van die SPAD-fotodetektor 'n lawine-diode wat in Geiger-modus werk. Vanuit die perspektief van fisiese meganismes is die kompleksiteit van die SPAD-fotodetektor aansienlik hoër as dié van PN-aansluitingstoestelle. Dit word hoofsaaklik weerspieël in die feit dat dit onder hoë omgekeerde voorspanning meer geneig is om probleme te veroorsaak soos die inspuiting van ongebalanseerde draers, termiese elektroneffekte en tonnelstrome wat deur defektoestande bygestaan word. Hierdie eienskappe maak dat dit ernstige uitdagings op die ontwerp-, proses- en stroombaanargitektuurvlakke in die gesig staar.
Algemene prestasieparameters vanSPAD-lawine-fotodetektorsluit in Pixelgrootte (Pixelgrootte), donkertellinggeraas (DCR), ligopsporingswaarskynlikheid (PDE), dooie tyd (DeadTime), en reaksietyd (Response Time). Hierdie parameters beïnvloed direk die werkverrigting van die SPAD-lawine-fotodetektor. Byvoorbeeld, die donkertellingstempo (DCR) is 'n sleutelparameter vir die definisie van detektorgeraas, en die SPAD moet 'n vooroordeel hoër as die deurslag handhaaf om as 'n enkelfotondetektor te funksioneer. Die waarskynlikheid van ligopsporing (PDE) bepaal die sensitiwiteit van SPAD.sneeustorting fotodetektoren word beïnvloed deur die intensiteit en verspreiding van die elektriese veld. Daarbenewens is die DeadTime die tyd wat nodig is vir die SPAD om terug te keer na sy aanvanklike toestand nadat dit geaktiveer is, wat die maksimum fotondeteksietempo en dinamiese bereik beïnvloed.
In die prestasie-optimalisering van SPAD-toestelle, is die beperkingsverhouding tussen kernprestasieparameters 'n groot uitdaging: byvoorbeeld, pixelminiaturisering lei direk tot PDE-verswakking, en die konsentrasie van rand-elektriese velde wat deur grootteminiaturisering veroorsaak word, sal ook 'n skerp toename in DCR veroorsaak. Die vermindering van die dooie tyd sal na-impulsgeraas veroorsaak en die akkuraatheid van tydjitter versleg. Nou het die baanbrekersoplossing 'n sekere mate van samewerkende optimalisering bereik deur metodes soos DTI/beskermingslus (onderdrukking van kruisspraak en vermindering van DCR), pixeloptiese optimalisering, bekendstelling van nuwe materiale (SiGe-lawinelaag wat infrarooirespons verbeter), en driedimensionele gestapelde aktiewe bluskringe.
Plasingstyd: 23 Julie 2025