СПАДједнофотонски лавински фотодетектор
Када су SPAD фотодетекторски сензори први пут представљени, углавном су коришћени у сценаријима детекције при слабом осветљењу. Међутим, са еволуцијом њихових перформанси и развојем захтева сцене,SPAD фотодетекторСензори се све више примењују у потрошачким сценаријима као што су аутомобилски радари, роботи и беспилотне летелице. Због своје високе осетљивости и карактеристика ниског нивоа шума, SPAD фотодетекторски сензор је постао идеалан избор за постизање високопрецизне перцепције дубине и снимања у условима слабог осветљења.
За разлику од традиционалних CMOS сензора слике (CIS) заснованих на PN спојевима, основна структура SPAD фотодетектора је лавинска диода која ради у Гајгеровом режиму. Са становишта физичких механизама, сложеност SPAD фотодетектора је знатно већа од сложености PN спојева. То се углавном огледа у чињеници да је под високим обрнутим поларитетом вероватније да ће изазвати проблеме као што су убризгавање небалансираних носилаца, термички електронски ефекти и тунелске струје потпомогнуте дефектним стањима. Ове карактеристике га суочавају са озбиљним изазовима на нивоу дизајна, процеса и архитектуре кола.
Уобичајени параметри перформансиSPAD лавински фотодетекторукључују величину пиксела (Pixel Size), шум бројања у тами (DCR), вероватноћу детекције светлости (PDE), мртво време (DeadTime) и време одзива (Response Time). Ови параметри директно утичу на перформансе SPAD лавинског фотодетектора. На пример, брзина бројања у тами (DCR) је кључни параметар за дефинисање шума детектора, а SPAD мора да одржава пристрасност већу од пробојне да би функционисао као детектор једног фотона. Вероватноћа детекције светлости (PDE) одређује осетљивост SPAD-а.фотодетектор лавинеи на њега утичу интензитет и расподела електричног поља. Поред тога, Мртво време је време потребно да се SPAD врати у почетно стање након што је окинут, што утиче на максималну брзину детекције фотона и динамички опсег.
У оптимизацији перформанси SPAD уређаја, однос ограничења између основних параметара перформанси представља главни изазов: на пример, минијатуризација пиксела директно доводи до слабљења парцијалних диференцијалних елемената (PDE), а концентрација ивичних електричних поља изазвана минијатуризацијом величине такође ће изазвати нагло повећање DCR-а. Смањење мртвог времена ће изазвати шум након импулса и погоршати тачност временског подрхтавања. Сада је ово најсавременије решење постигло одређени степен колаборативне оптимизације кроз методе као што су DTI/заштитна петља (сузбијање преслушавања и смањење DCR-а), оптичка оптимизација пиксела, увођење нових материјала (SiGe лавински слој који побољшава инфрацрвени одзив) и тродимензионална сложена кола за активно гашење.
Време објаве: 23. јул 2025.