SPADenkeltfoton snøskredfotodetektor
Da SPAD-fotodetektorsensorer først ble introdusert, ble de hovedsakelig brukt i scenarier med deteksjon av svakt lys. Men med utviklingen av ytelsen og utviklingen av scenekrav,SPAD-fotodetektorSensorer har i økende grad blitt brukt i forbrukermiljøer som bilradarer, roboter og ubemannede luftfartøyer. På grunn av sin høye følsomhet og lave støyegenskaper har SPAD-fotodetektorsensoren blitt et ideelt valg for å oppnå dybdesyn med høy presisjon og bilder i svakt lys.
I motsetning til tradisjonelle CMOS-bildesensorer (CIS) basert på PN-overganger, er kjernestrukturen til SPAD-fotodetektoren en lavinediode som opererer i Geiger-modus. Fra et fysisk mekanismeperspektiv er kompleksiteten til SPAD-fotodetektoren betydelig høyere enn for PN-overgangsenheter. Dette gjenspeiles hovedsakelig i det faktum at den under høy reversforspenning er mer sannsynlig å forårsake problemer som injeksjon av ubalanserte bærere, termiske elektroneffekter og tunnelstrømmer assistert av defekttilstander. Disse egenskapene gjør at den står overfor alvorlige utfordringer på design-, prosess- og kretsarkitekturnivå.
Vanlige ytelsesparametere forSPAD snøskredfotodetektorinkluderer pikselstørrelse (Pixel Size), mørketellingsstøy (DCR), sannsynlighet for lysdeteksjon (PDE), dødtid (DeadTime) og responstid (Response Time). Disse parameterne påvirker direkte ytelsen til SPAD-skredfotodetektoren. For eksempel er mørketellingsraten (DCR) en nøkkelparameter for å definere detektorstøy, og SPAD må opprettholde en bias høyere enn gjennombruddet for å fungere som en enkeltfotondetektor. Sannsynligheten for lysdeteksjon (PDE) bestemmer følsomheten til SPAD.skredfotodetektorog påvirkes av intensiteten og fordelingen av det elektriske feltet. I tillegg er dødtiden tiden det tar for SPAD å gå tilbake til sin opprinnelige tilstand etter å ha blitt utløst, noe som påvirker den maksimale fotondeteksjonsraten og det dynamiske området.
I ytelsesoptimaliseringen av SPAD-enheter er begrensningsforholdet mellom kjerneytelsesparametere en stor utfordring: for eksempel fører pikselminiatyrisering direkte til PDE-demping, og konsentrasjonen av kantelektriske felt forårsaket av størrelsesminiatyrisering vil også føre til en kraftig økning i DCR. Å redusere dødtiden vil indusere post-impulsstøy og forringe nøyaktigheten av tidsjitter. Nå har den banebrytende løsningen oppnådd en viss grad av samarbeidende optimalisering gjennom metoder som DTI/beskyttelsessløyfe (undertrykker krysstale og reduserer DCR), pikseloptisk optimalisering, introduksjon av nye materialer (SiGe-skredlag som forbedrer infrarød respons) og tredimensjonale stablede aktive slukkekretser.
Publisert: 23. juli 2025