Ffotosynhwyrydd eirlithriad un-ffoton SPAD

SPADffotosynhwyrydd eirlithriad un-ffoton

Pan gyflwynwyd synwyryddion ffotosynhwyrydd SPAD gyntaf, fe'u defnyddiwyd yn bennaf mewn senarios canfod golau isel. Fodd bynnag, gydag esblygiad eu perfformiad a datblygiad gofynion y golygfeydd,Ffotosynhwyrydd SPADMae synwyryddion wedi cael eu defnyddio fwyfwy mewn senarios defnyddwyr fel radar modurol, robotiaid, a cherbydau awyr di-griw. Oherwydd ei sensitifrwydd uchel a'i nodweddion sŵn isel, mae'r synhwyrydd ffotosynhwyrydd SPAD wedi dod yn ddewis delfrydol ar gyfer cyflawni canfyddiad dyfnder manwl gywir a delweddu golau isel.

Yn wahanol i synwyryddion delwedd CMOS (CIS) traddodiadol sy'n seiliedig ar gyffyrdd PN, strwythur craidd y ffotosynhwyrydd SPAD yw deuod eirlithriad sy'n gweithredu yn y modd Geiger. O safbwynt mecanweithiau ffisegol, mae cymhlethdod ffotosynhwyrydd SPAD yn sylweddol uwch na chymhlethdod dyfeisiau cyffordd PN. Mae hyn yn cael ei adlewyrchu'n bennaf yn y ffaith, o dan ragfarn gwrthdro uchel, ei fod yn fwy tebygol o achosi problemau fel chwistrellu cludwyr anghytbwys, effeithiau electronau thermol, a cheryntau twnelu a gynorthwyir gan gyflyrau diffygiol. Mae'r nodweddion hyn yn ei gwneud yn wynebu heriau difrifol ar lefelau dylunio, prosesu a phensaernïaeth cylched.

Paramedrau perfformiad cyffredinFfotosynhwyrydd eirlithriadau SPADyn cynnwys Maint Picsel (Pixel Size), sŵn cyfrif tywyll (DCR), tebygolrwydd canfod golau (PDE), Amser marw (DeadTime), ac Amser Ymateb (Response Time). Mae'r paramedrau hyn yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad y ffotosynhwyrydd eirlithriad SPAD. Er enghraifft, mae'r gyfradd cyfrif tywyll (DCR) yn baramedr allweddol ar gyfer diffinio sŵn synhwyrydd, ac mae angen i'r SPAD gynnal rhagfarn uwch na'r chwalfa i weithredu fel synhwyrydd un ffoton. Mae tebygolrwydd canfod golau (PDE) yn pennu sensitifrwydd SPADffotosynhwyrydd eirlithriadauac mae dwyster a dosbarthiad y maes trydan yn effeithio arno. Yn ogystal, yr Amser Marw yw'r amser sydd ei angen i'r SPAD ddychwelyd i'w gyflwr cychwynnol ar ôl cael ei sbarduno, sy'n effeithio ar y gyfradd canfod ffoton uchaf a'r ystod ddeinamig.

Wrth optimeiddio perfformiad dyfeisiau SPAD, mae'r berthynas gyfyngiadau ymhlith paramedrau perfformiad craidd yn her fawr: er enghraifft, mae miniatureiddio picseli yn arwain yn uniongyrchol at wanhau PDE, a bydd crynodiad meysydd trydan ymyl a achosir gan miniatureiddio maint hefyd yn achosi cynnydd sydyn yn DCR. Bydd lleihau'r amser marw yn achosi sŵn ôl-ymosodiad ac yn dirywio cywirdeb jitter amser. Nawr, mae'r ateb arloesol wedi cyflawni rhywfaint o optimeiddio cydweithredol trwy ddulliau fel dolen DTI/ amddiffyn (atal croes-siarad a lleihau DCR), optimeiddio optegol picseli, cyflwyno deunyddiau newydd (haen eirlithriad SiGe yn gwella ymateb is-goch), a chylchedau diffodd gweithredol wedi'u pentyrru tri dimensiwn.