SPADбир фотондуу көчкү фотодетектору
SPAD фотодетектор сенсорлору алгач киргизилгенде, алар негизинен аз жарыкта аныктоо сценарийлеринде колдонулган. Бирок, алардын иштешинин эволюциясы жана көрүнүш талаптарынын өнүгүшү менен,SPAD фотодетекторусенсорлор керектөөчүлөрдүн сценарийлеринде, мисалы, автомобиль радарларында, роботтордо жана учкучсуз учуучу аппараттарда барган сайын көбүрөөк колдонулуп келе жатат. Жогорку сезгичтиги жана төмөн ызы-чуу мүнөздөмөлөрүнөн улам, SPAD фотодетектор сенсору жогорку тактыктагы тереңдикти кабылдоо жана аз жарыкта сүрөткө тартуу үчүн идеалдуу тандоо болуп калды.
PN өткөөлдөрүнө негизделген салттуу CMOS сүрөт сенсорлорунан (CIS) айырмаланып, SPAD фотодетекторунун негизги түзүлүшү Гейгер режиминде иштеген кар көчкү диоду болуп саналат. Физикалык механизмдердин көз карашынан алганда, SPAD фотодетекторунун татаалдыгы PN өткөөл түзмөктөрүнө караганда бир кыйла жогору. Бул негизинен жогорку тескери жылышуу учурунда тең салмаксыз алып жүрүүчүлөрдү киргизүү, жылуулук электрон эффекттери жана кемчилик абалдарынын жардамы менен туннель агымдары сыяктуу көйгөйлөрдү жаратышы ыктымалдуулугу жогору экендигинде чагылдырылат. Бул мүнөздөмөлөр аны долбоорлоо, процесстер жана схема архитектурасынын деңгээлдеринде олуттуу кыйынчылыктарга туш кылат.
Жалпы аткаруу параметрлериSPAD кар көчкүсү фотодетекторуПикселдин өлчөмү (Пикселдин өлчөмү), караңгы эсептөө ызы-чуусу (DCR), жарыкты аныктоо ыктымалдуулугу (PDE), өлүк убакыт (DeadTime) жана жооп берүү убактысы (Response Time) кирет. Бул параметрлер SPAD көчкү фотодетекторунун иштешине түздөн-түз таасир этет. Мисалы, караңгы эсептөө ылдамдыгы (DCR) детектордун ызы-чуусун аныктоо үчүн негизги параметр болуп саналат жана SPAD бир фотондук детектор катары иштеши үчүн бузулуудан жогору бир жактуулукту сакташы керек. Жарыкты аныктоо ыктымалдуулугу (PDE) SPADдын сезгичтигин аныктайт.көчкү фотодетекторужана электр талаасынын интенсивдүүлүгүнө жана таралышына таасир этет. Мындан тышкары, DeadTime - бул SPAD ишке киргизилгенден кийин баштапкы абалына кайтып келүү үчүн талап кылынган убакыт, бул фотонду аныктоонун максималдуу ылдамдыгына жана динамикалык диапазонго таасир этет.
SPAD түзмөктөрүнүн иштешин оптималдаштырууда, негизги иштөө параметрлеринин ортосундагы чектөө байланышы чоң кыйынчылык болуп саналат: мисалы, пикселдерди миниатюризациялоо түздөн-түз PDEнин алсырашына алып келет, ал эми өлчөмдөгү миниатюризациядан улам пайда болгон четки электр талааларынын концентрациясы DCRдин кескин жогорулашына алып келет. Өлүк убакытты азайтуу импульстан кийинки ызы-чууну пайда кылат жана убакыттын термелүүсүнүн тактыгын начарлатат. Азыр заманбап чечим DTI/коргоо цикли (кайчылаш сүйлөшүүлөрдү басуу жана DCRди азайтуу), пикселдик оптикалык оптималдаштыруу, жаңы материалдарды киргизүү (SiGe көчкү катмары инфракызыл жоопту күчөтөт) жана үч өлчөмдүү үйүлгөн активдүү өчүрүү схемалары сыяктуу ыкмалар аркылуу белгилүү бир деңгээлде биргелешкен оптималдаштырууга жетишти.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 23-июлу