SPADаднафатонны лавінны фотадэтэктар
Калі ўпершыню былі прадстаўлены фотадэтэктарныя датчыкі SPAD, яны ў асноўным выкарыстоўваліся ў сцэнарах выяўлення пры слабым асвятленні. Аднак з развіццём іх прадукцыйнасці і развіццём патрабаванняў да сцэны,Фотадэтэктар SPADДатчыкі ўсё часцей ужываюцца ў такіх бытавой тэхніцы, як аўтамабільныя радары, робаты і беспілотныя лятальныя апараты. Дзякуючы высокай адчувальнасці і нізкаму ўзроўню шуму, фотадэтэктар SPAD стаў ідэальным выбарам для дасягнення высокай дакладнасці ўспрымання глыбіні і візуалізацыі пры слабым асвятленні.
У адрозненне ад традыцыйных CMOS-датчыкаў выявы (CIS) на аснове PN-пераходаў, асноўная структура фотадэтэктара SPAD — гэта лавінны дыёд, які працуе ў рэжыме Гейгера. З пункту гледжання фізічных механізмаў, складанасць фотадэтэктара SPAD значна вышэйшая, чым у прылад з PN-пераходам. Гэта галоўным чынам адлюстроўваецца ў тым, што пры высокім зваротным зрушэнні ён часцей выклікае такія праблемы, як інжэкцыя незбалансаваных носьбітаў, цеплавыя электронныя эфекты і тунэльныя токі, якія спрыяюць дэфектным станам. Гэтыя характарыстыкі ствараюць сур'ёзныя праблемы на ўзроўні праектавання, працэсу і архітэктуры схемы.
Агульныя параметры прадукцыйнасціЛавінны фотадэтэктар SPADўключаюць памер пікселя (Pixel Size), шум падліку цёмных імпульсаў (DCR), верагоднасць выяўлення святла (PDE), мёртвы час (DeadTime) і час водгуку (Response Time). Гэтыя параметры непасрэдна ўплываюць на прадукцыйнасць лавіннага фотадэтэктара SPAD. Напрыклад, хуткасць падліку цёмных імпульсаў (DCR) з'яўляецца ключавым параметрам для вызначэння шуму дэтэктара, і SPAD павінен падтрымліваць зрушэнне вышэйшае за прабойнае, каб функцыянаваць як аднакафонны дэтэктар. Верагоднасць выяўлення святла (PDE) вызначае адчувальнасць SPAD.лавінны фотадэтэктарі залежыць ад інтэнсіўнасці і размеркавання электрычнага поля. Акрамя таго, DeadTime — гэта час, неабходны для вяртання SPAD у зыходны стан пасля спрацоўвання, што ўплывае на максімальную хуткасць выяўлення фатонаў і дынамічны дыяпазон.
Пры аптымізацыі прадукцыйнасці прылад SPAD абмежаванні паміж асноўнымі параметрамі прадукцыйнасці з'яўляюцца сур'ёзнай праблемай: напрыклад, мініяцюрызацыя пікселяў непасрэдна прыводзіць да згасання дыферэнцыяльных наводак у частковых вытворных (PDE), а канцэнтрацыя краевых электрычных палёў, выкліканая мініяцюрызацыяй памеру, таксама прывядзе да рэзкага павелічэння DCR. Зніжэнне мёртвага часу прывядзе да з'яўлення постімпульснага шуму і пагаршэння дакладнасці часовага вагання. Цяпер гэтае перадавое рашэнне дасягнула пэўнай ступені сумеснай аптымізацыі з дапамогай такіх метадаў, як DTI/пятля абароны (падаўленне перакрыжаваных перашкод і зніжэнне DCR), аптымізацыя аптыкі пікселяў, укараненне новых матэрыялаў (лавінны пласт SiGe, які ўзмацняе інфрачырвоны водгук) і трохмерныя шматслаёвыя схемы актыўнага гашэння.
Час публікацыі: 23 ліпеня 2025 г.