SPADfotodetector di valanga à fotone unicu
Quandu i sensori fotodetector SPAD sò stati introdutti per a prima volta, eranu principalmente aduprati in scenarii di rilevazione di poca luce. Tuttavia, cù l'evoluzione di e so prestazioni è u sviluppu di i requisiti di scena,Fotodetector SPADI sensori sò stati applicati sempre di più in scenarii di cunsumu cum'è i radar automobilistici, i robot è i veiculi aerei senza pilotu. Per via di a so alta sensibilità è di e so caratteristiche di bassu rumore, u sensore fotodetector SPAD hè diventatu una scelta ideale per ottene una percezione di prufundità di alta precisione è immagini in poca luce.
À u cuntrariu di i sensori d'imagine CMOS tradiziunali (CIS) basati nantu à giunzioni PN, a struttura principale di u fotodetector SPAD hè un diodu à valanga chì funziona in modu Geiger. Da u puntu di vista di i miccanismi fisichi, a cumplessità di u fotodetector SPAD hè significativamente più alta chè quella di i dispositivi à giunzione PN. Questu si riflette principalmente in u fattu chì sottu una polarizazione inversa elevata, hè più prubabile chì causi prublemi cum'è l'iniezione di purtatori squilibrati, effetti termichi di l'elettroni è currenti di tunneling assistite da stati difettosi. Queste caratteristiche u facenu affruntà sfide severe à i livelli di cuncepimentu, di prucessu è di architettura di circuiti.
Parametri di prestazione cumuni diFotodetector di valanga SPADincludenu a dimensione di u pixel (Pixel Size), u rumore di conteggio scuru (DCR), a probabilità di rilevazione di a luce (PDE), u tempu mortu (DeadTime) è u tempu di risposta (Response Time). Quessi parametri influenzanu direttamente e prestazioni di u fotodetector di valanga SPAD. Per esempiu, u tassu di conteggio scuru (DCR) hè un parametru chjave per definisce u rumore di u detector, è u SPAD hà bisognu di mantene una polarizazione più alta di a ripartizione per funziunà cum'è un detector à un fotone unicu. A probabilità di rilevazione di a luce (PDE) determina a sensibilità di SPAD.fotorilevatore di valangaè hè affettatu da l'intensità è a distribuzione di u campu elettricu. Inoltre, u DeadTime hè u tempu necessariu per chì u SPAD ritorni à u so statu iniziale dopu esse statu attivatu, ciò chì affetta a velocità massima di rilevazione di fotoni è a gamma dinamica.
In l'ottimisazione di e prestazioni di i dispositivi SPAD, a relazione di vincoli trà i parametri di prestazione principali hè una sfida maiò: per esempiu, a miniaturizazione di i pixel porta direttamente à l'attenuazione PDE, è a cuncentrazione di campi elettrici di punta causata da a miniaturizazione di a dimensione causerà ancu un forte aumentu di DCR. A riduzione di u tempu mortu inducerà rumore post-impulsu è deteriorerà a precisione di u jitter di tempu. Avà, a suluzione d'avanguardia hà ottenutu un certu gradu di ottimisazione collaborativa attraversu metudi cum'è DTI/circuit di prutezzione (soppressione di a diafonia è riduzione di DCR), ottimisazione ottica di pixel, introduzione di novi materiali (stratu di valanga SiGe chì migliora a risposta infrarossa) è circuiti di stinzione attivi impilati tridimensionali.
Data di publicazione: 23 di lugliu di u 2025