SPADpengesan foto runtuhan salji foton tunggal
Apabila sensor fotodetektor SPAD mula diperkenalkan, ia digunakan terutamanya dalam senario pengesanan cahaya malap. Walau bagaimanapun, dengan evolusi prestasinya dan perkembangan keperluan pemandangan,Pengesan foto SPADSensor telah semakin banyak digunakan dalam senario pengguna seperti radar automotif, robot dan kenderaan udara tanpa pemandu. Disebabkan kepekaannya yang tinggi dan ciri-ciri hingar yang rendah, sensor fotopengesan SPAD telah menjadi pilihan ideal untuk mencapai persepsi kedalaman berketepatan tinggi dan pengimejan cahaya malap.
Tidak seperti sensor imej CMOS tradisional (CIS) berdasarkan simpang PN, struktur teras fotodetektor SPAD ialah diod runtuhan salji yang beroperasi dalam mod Geiger. Dari perspektif mekanisme fizikal, kerumitan fotodetektor SPAD jauh lebih tinggi daripada peranti simpang PN. Ini terutamanya tercermin dalam fakta bahawa di bawah bias songsang yang tinggi, ia lebih cenderung menyebabkan masalah seperti suntikan pembawa tidak seimbang, kesan elektron terma dan arus terowong yang dibantu oleh keadaan kecacatan. Ciri-ciri ini menjadikannya menghadapi cabaran yang teruk pada peringkat reka bentuk, proses dan seni bina litar.
Parameter prestasi biasa bagiPengesan foto runtuhan salji SPADtermasuk Saiz Piksel (Saiz Piksel), hingar kiraan gelap (DCR), kebarangkalian pengesanan cahaya (PDE), Masa mati (Masa Mati), dan Masa tindak balas (Masa Tindak Balas). Parameter ini secara langsung mempengaruhi prestasi fotopengesan runtuhan salji SPAD. Contohnya, kadar kiraan gelap (DCR) ialah parameter utama untuk menentukan hingar pengesan, dan SPAD perlu mengekalkan bias yang lebih tinggi daripada pecahan untuk berfungsi sebagai pengesan foton tunggal. Kebarangkalian pengesanan cahaya (PDE) menentukan kepekaan SPADpengesan foto runtuhan saljidan dipengaruhi oleh keamatan dan taburan medan elektrik. Di samping itu, DeadTime ialah masa yang diperlukan untuk SPAD kembali ke keadaan awalnya selepas dicetuskan, yang mempengaruhi kadar pengesanan foton maksimum dan julat dinamik.
Dalam pengoptimuman prestasi peranti SPAD, hubungan kekangan antara parameter prestasi teras merupakan cabaran utama: contohnya, pengecilan piksel secara langsung membawa kepada pelemahan PDE, dan kepekatan medan elektrik pinggir yang disebabkan oleh pengecilan saiz juga akan menyebabkan peningkatan mendadak dalam DCR. Mengurangkan masa mati akan mendorong hingar pasca-impuls dan menjejaskan ketepatan jitter masa. Kini, penyelesaian canggih telah mencapai tahap pengoptimuman kolaboratif tertentu melalui kaedah seperti gelung perlindungan DTI/ (menindas crosstalk dan mengurangkan DCR), pengoptimuman optik piksel, pengenalan bahan baharu (lapisan runtuhan SiGe yang meningkatkan tindak balas inframerah), dan litar pelindapkejutan aktif bertindan tiga dimensi.
Masa siaran: 23 Julai 2025