SPADжалғыз фотонды көшкіннің фотодетекторы
SPAD фотодетекторының сенсорлары алғаш рет енгізілген кезде, олар негізінен аз жарықты анықтау сценарийлерінде қолданылды. Дегенмен, олардың орындалуының эволюциясымен және сахна талаптарының дамуымен,SPAD фотодетекторысенсорлар автомобиль радарлары, роботтар және ұшқышсыз ұшу аппараттары сияқты тұтынушылық сценарийлерде көбірек қолданыла бастады. Жоғары сезімталдық пен шуылдың төмен сипаттамаларының арқасында SPAD фотодетекторының сенсоры жоғары дәлдіктегі тереңдікті қабылдауға және аз жарықпен бейнелеуге қол жеткізу үшін тамаша таңдау болды.
PN түйіспелеріне негізделген дәстүрлі CMOS кескін сенсорларынан (CIS) айырмашылығы, SPAD фотодетекторының негізгі құрылымы Гейгер режимінде жұмыс істейтін көшкін диоды болып табылады. Физикалық механизмдер тұрғысынан SPAD фотодетекторының күрделілігі PN түйісетін құрылғыларға қарағанда айтарлықтай жоғары. Бұл негізінен жоғары кері ығысу кезінде теңгерімсіз тасымалдаушылардың инъекциясы, термиялық электрон эффектілері және ақаулық күйлермен көмектесетін туннельдік токтар сияқты проблемаларды тудыруы ықтималдығымен көрінеді. Бұл сипаттамалар оны жобалау, процесс және схема архитектурасы деңгейлерінде күрделі қиындықтарға тап етеді.
Жалпы өнімділік параметрлеріSPAD көшкінінің фотодетекторыпиксел өлшемі (пиксель өлшемі), күңгірт санау шуы (DCR), жарықты анықтау ықтималдығы (PDE), өлі уақыт (өлі уақыт) және жауап беру уақыты (жауап беру уақыты) кіреді. Бұл параметрлер SPAD көшкіні фотодетекторының жұмысына тікелей әсер етеді. Мысалы, қараңғы санау жылдамдығы (DCR) детектор шуын анықтаудың негізгі параметрі болып табылады және SPAD бір фотонды детектор ретінде жұмыс істеу үшін бұзылудан жоғары ауытқуды сақтауы керек. Жарықты анықтау ықтималдығы (PDE) SPAD сезімталдығын анықтайдықар көшкіні фотодетекторыжәне электр өрісінің қарқындылығы мен таралуы әсер етеді. Сонымен қатар, DeadTime - SPAD іске қосылғаннан кейін бастапқы күйіне оралу үшін қажетті уақыт, бұл фотонды анықтаудың максималды жылдамдығына және динамикалық диапазонға әсер етеді.
SPAD құрылғыларының өнімділігін оңтайландыруда негізгі өнімділік параметрлері арасындағы шектеу қатынасы маңызды мәселе болып табылады: мысалы, пиксельді кішірейту тікелей PDE әлсіреуіне әкеледі және өлшемді кішірейтуден туындаған шеткі электр өрістерінің концентрациясы сонымен қатар DCR-нің күрт өсуіне себеп болады. Өлі уақытты азайту импульстен кейінгі шуды тудырады және уақыт дірілінің дәлдігін нашарлатады. Енді алдыңғы қатарлы шешім DTI/қорғаныс циклі (айқас сөйлесуді басу және DCR азайту), пиксельдік оптикалық оңтайландыру, жаңа материалдарды енгізу (Инфрақызыл реакцияны жақсартатын SiGe көшкін қабаты) және үш өлшемді жинақталған белсенді сөндіру схемалары сияқты әдістер арқылы бірлескен оңтайландырудың белгілі дәрежесіне қол жеткізді.
Жіберу уақыты: 23 шілде 2025 ж