SPADenofotonski plazovni fotodetektor
Ko so bili fotodetektorski senzorji SPAD prvič predstavljeni, so se uporabljali predvsem v scenarijih zaznavanja pri šibki svetlobi. Vendar pa so se z razvojem njihove zmogljivosti in razvojem zahtev glede scene ...SPAD fotodetektorSenzorji se vse pogosteje uporabljajo v potrošniških scenarijih, kot so avtomobilski radarji, roboti in brezpilotna letala. Zaradi visoke občutljivosti in nizkega šuma je fotodetektor SPAD postal idealna izbira za doseganje visoko natančnega zaznavanja globine in slikanja pri šibki svetlobi.
Za razliko od tradicionalnih CMOS slikovnih senzorjev (CIS), ki temeljijo na PN spojih, je jedro strukture SPAD fotodetektorja lavinska dioda, ki deluje v Geigerjevem načinu. Z vidika fizikalnih mehanizmov je kompleksnost SPAD fotodetektorja bistveno večja kot pri PN spojih. To se odraža predvsem v dejstvu, da je pri visoki povratni prednapetosti večja verjetnost, da bo povzročil težave, kot so vbrizgavanje neuravnoteženih nosilcev, toplotni elektronski učinki in tunelski tokovi, ki jih spodbujajo defektna stanja. Zaradi teh značilnosti se sooča z resnimi izzivi na ravni načrtovanja, procesa in arhitekture vezij.
Skupni parametri delovanjaPlazovni fotodetektor SPADvključujejo velikost slikovne pike (Pixel Size), šum temnega štetja (DCR), verjetnost zaznave svetlobe (PDE), mrtvi čas (DeadTime) in odzivni čas (Response Time). Ti parametri neposredno vplivajo na delovanje plaznega fotodetektorja SPAD. Na primer, hitrost štetja temnih frekvenc (DCR) je ključni parameter za določanje šuma detektorja in SPAD mora vzdrževati pristranskost višjo od prebojne, da deluje kot detektor enega fotona. Verjetnost zaznave svetlobe (PDE) določa občutljivost SPAD.plazovni fotodetektorin je odvisen od intenzivnosti in porazdelitve električnega polja. Poleg tega je mrtvi čas čas, ki ga SPAD potrebuje, da se po sprožitvi vrne v začetno stanje, kar vpliva na največjo hitrost zaznavanja fotonov in dinamični razpon.
Pri optimizaciji delovanja naprav SPAD je omejitveni odnos med parametri delovanja jedra velik izziv: na primer, miniaturizacija slikovnih pik neposredno vodi do slabljenja parcialnih diferencialnih enačb (PDE), koncentracija robnih električnih polj, ki jo povzroča miniaturizacija velikosti, pa bo povzročila tudi močno povečanje DCR. Zmanjšanje mrtvega časa bo povzročilo šum po impulzu in poslabšalo natančnost časovnega tresenja. Zdaj je vrhunska rešitev dosegla določeno stopnjo sodelovalne optimizacije z metodami, kot so DTI/zaščitna zanka (zaviranje presluha in zmanjševanje DCR), optična optimizacija slikovnih pik, uvedba novih materialov (lavinska plast SiGe, ki izboljša infrardeči odziv) in tridimenzionalna zložena vezja za aktivno gašenje.
Čas objave: 23. julij 2025