SPAD ነጠላ-ፎቶ አቫላንቼ ፎቶ ጠቋሚ

ስፓድነጠላ-ፎቶ አቫላንቼ ፎቶ ዳሳሽ

SPAD የፎቶ ዳሳሾች ለመጀመሪያ ጊዜ ሲተዋወቁ፣ በዋነኛነት በዝቅተኛ ብርሃን ማወቂያ ሁኔታዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ውለዋል። ነገር ግን፣ በአፈፃፀማቸው ዝግመተ ለውጥ እና የትዕይንት መስፈርቶች እድገት፣SPAD photodetectorእንደ አውቶሞቲቭ ራዳር፣ ሮቦቶች እና ሰው አልባ የአየር ላይ ተሽከርካሪዎች ባሉ የሸማቾች ሁኔታዎች ውስጥ ዳሳሾች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመሩ መጥተዋል። በከፍተኛ የስሜታዊነት እና ዝቅተኛ የድምፅ ባህሪያት ምክንያት, የ SPAD ፎቶ ዳሳሽ ዳሳሽ ከፍተኛ-ትክክለኛ ጥልቀት ግንዛቤን እና ዝቅተኛ የብርሃን ምስልን ለማግኘት ተስማሚ ምርጫ ሆኗል.

በፒኤን መጋጠሚያዎች ላይ ከተመሰረቱት ባህላዊ የCMOS ምስል ዳሳሾች (ሲአይኤስ) በተለየ የSPAD photodetector ዋና መዋቅር በጂገር ሁነታ የሚሰራ አቫላንሽ ዳዮድ ነው። ከአካላዊ አሠራሮች አንጻር የ SPAD ፎቶዲቴተር ውስብስብነት ከፒኤን ማገናኛ መሳሪያዎች የበለጠ ከፍ ያለ ነው. ይህ በዋነኛነት የሚንፀባረቀው በከፍተኛ የተገላቢጦሽ አድሎአዊነት፣ ሚዛናዊ ያልሆኑ ተሸካሚዎችን በመርፌ፣ በኤሌክትሮን ተፅእኖዎች እና በተበላሹ ግዛቶች በመታገዝ እንደ መሿለኪያ ሞገድ ያሉ ችግሮችን የመፍጠር ዕድሉ ከፍተኛ ነው። እነዚህ ባህሪያት በንድፍ፣ በሂደት እና በወረዳ አርክቴክቸር ደረጃዎች ላይ ከባድ ፈተናዎችን እንዲገጥሙት ያደርጉታል።

የጋራ አፈጻጸም መለኪያዎች የSPAD የበረዶ መንሸራተቻ ፎቶ መመርመሪያየፒክሰል መጠን (ፒክሴል መጠን)፣ የጨለማ ቆጠራ ጫጫታ (DCR)፣ የብርሃን ማወቂያ ፕሮባቢሊቲ (PDE)፣ የሞተ ጊዜ (DeadTime) እና የምላሽ ጊዜ (የምላሽ ጊዜ) ያካትታሉ። እነዚህ መለኪያዎች በቀጥታ የ SPAD avalanche photodetector አፈጻጸም ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. ለምሳሌ፣ የጨለማ ቆጠራ መጠን (DCR) የመፈለጊያ ድምጽን ለመለየት ቁልፍ መለኪያ ነው፣ እና SPAD እንደ ነጠላ ፎቶ ፈላጊ ሆኖ ለመስራት ከብልሽት በላይ ያለውን አድልዎ መያዝ አለበት። የብርሃን ማወቂያ (PDE) ዕድል የ SPAD ስሜትን ይወስናልየበረዶ መንሸራተቻ የፎቶ ዳሳሽእና በኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ እና ስርጭት ላይ ተፅዕኖ አለው. በተጨማሪም, DeadTime SPAD ከተነሳ በኋላ ወደ መጀመሪያው ሁኔታው ​​ለመመለስ የሚያስፈልገው ጊዜ ነው, ይህም ከፍተኛውን የፎቶን ማወቂያ ፍጥነት እና ተለዋዋጭ ክልል ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል.

በSPAD መሳሪያዎች አፈፃፀም ውስጥ በዋና የአፈፃፀም መለኪያዎች መካከል ያለው የግዴታ ግንኙነት ትልቅ ፈተና ነው፡ ለምሳሌ፡ የፒክሰል ሚኒቴራይዜሽን በቀጥታ ወደ PDE መዳከም ይመራል እና በመጠን አነስተኛነት ምክንያት የሚፈጠረው የጠርዝ ኤሌክትሪክ መስኮች በDCR ላይ ከፍተኛ ጭማሪ ያስከትላል። የሞተውን ጊዜ መቀነስ የድህረ-ግፊት ጫጫታ እንዲፈጠር እና የጊዜ መወዛወዝን ትክክለኛነት ያበላሻል። አሁን፣ የመፍትሄው መፍትሄ በተወሰነ ደረጃ የትብብር ማመቻቸትን እንደ DTI/የጥበቃ loop (የመቋረጫ ንግግርን በመከልከል እና DCRን በመቀነስ)፣ የፒክሰል ኦፕቲካል ማመቻቸት፣ አዳዲስ ቁሶችን በማስተዋወቅ (SiGe avalanche Layerን የሚያሻሽል የኢንፍራሬድ ምላሽ) እና ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የተደራረቡ ንቁ የማጥፋት ወረዳዎች።