SPADнэг фотонтой цасан нурангийн фотодетектор
SPAD фотодетектор мэдрэгчийг анх нэвтрүүлэх үед тэдгээрийг голчлон бага гэрэлтэй үед илрүүлэх нөхцөлд ашигладаг байсан. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн гүйцэтгэлийн хувьсал болон үзэгдлийн шаардлагын хөгжлөөр,SPAD фотодетекторМэдрэгчдийг автомашины радар, робот, нисгэгчгүй нисэх онгоц зэрэг хэрэглэгчийн нөхцөлд улам бүр ашиглаж байна. Өндөр мэдрэмжтэй, дуу чимээ багатай шинж чанартай тул SPAD фотодетектор мэдрэгч нь өндөр нарийвчлалтай гүний мэдрэмж болон бага гэрэлд дүрслэл хийхэд тохиромжтой сонголт болсон.
PN уулзвар дээр суурилсан уламжлалт CMOS дүрс мэдрэгч (CIS)-ээс ялгаатай нь SPAD фотодетекторын гол бүтэц нь Гейгерийн горимд ажилладаг цасан нурангийн диод юм. Физик механизмын үүднээс авч үзвэл SPAD фотодетекторын нарийн төвөгтэй байдал нь PN уулзвар төхөөрөмжүүдийнхээс хамаагүй өндөр байдаг. Энэ нь голчлон өндөр урвуу хазайлтын үед тэнцвэргүй тээвэрлэгчдийг шахах, дулааны электроны нөлөө, согогийн төлөвийн тусламжтайгаар туннелийн гүйдэл зэрэг асуудал үүсгэх магадлал өндөр байдагт тусгагдсан байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь үүнийг дизайн, процесс, хэлхээний архитектурын түвшинд ноцтой бэрхшээлтэй тулгарахад хүргэдэг.
Нийтлэг гүйцэтгэлийн параметрүүдSPAD цасан нурангийн фотодетекторПикселийн хэмжээ (Пикселийн хэмжээ), харанхуй тооллын шуугиан (DCR), гэрлийг илрүүлэх магадлал (PDE), үхсэн хугацаа (DeadTime) болон хариу өгөх хугацаа (Response Time) зэрэг орно. Эдгээр параметрүүд нь SPAD цасан нурангийн фотодетекторын гүйцэтгэлд шууд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, харанхуй тооллын хурд (DCR) нь детекторын шуугианыг тодорхойлох гол параметр бөгөөд SPAD нь дан фотон детектор болж ажиллахын тулд задаргаанаас өндөр хазайлтыг хадгалах шаардлагатай. Гэрэл илрүүлэх магадлал (PDE) нь SPAD-ийн мэдрэг чанарыг тодорхойлдог.цасан нурангийн фотодетектормөн цахилгаан орны эрчим ба тархалтаас хамаардаг. Үүнээс гадна, DeadTime нь SPAD-ийг идэвхжүүлсний дараа анхны төлөвтөө эргэн ороход шаардагдах хугацаа бөгөөд энэ нь фотоны хамгийн их илрүүлэх хурд болон динамик хязгаарт нөлөөлдөг.
SPAD төхөөрөмжүүдийн гүйцэтгэлийн оновчлолд гол гүйцэтгэлийн параметрүүдийн хоорондох хязгаарлалтын хамаарал нь томоохон бэрхшээл юм: жишээлбэл, пикселийн миниатюрчлал нь PDE-ийн сулралтанд шууд хүргэдэг бөгөөд хэмжээг миниатюрчлалаас үүдэлтэй захын цахилгаан орны концентраци нь DCR-ийг огцом нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Үхсэн хугацааг багасгах нь импульсийн дараах шуугианыг үүсгэж, цаг хугацааны чичиргээний нарийвчлалыг бууруулна. Одоо хамгийн сүүлийн үеийн шийдэл нь DTI/хамгаалалтын гогцоо (хөндлөн яриаг дарах, DCR-ийг бууруулах), пикселийн оптик оновчлол, шинэ материал нэвтрүүлэх (SiGe нурангийн давхарга нь хэт улаан туяаны хариу урвалыг сайжруулдаг), гурван хэмжээст давхарласан идэвхтэй унтраах хэлхээ зэрэг аргуудаар дамжуулан тодорхой хэмжээний хамтын ажиллагааны оновчлолд хүрсэн.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 7-р сарын 23