SPADfotoditekter ta' valanga b'foton wieħed
Meta ġew introdotti għall-ewwel darba s-sensuri tal-fotodetector SPAD, dawn kienu jintużaw l-aktar f'xenarji ta' skoperta f'dawl baxx. Madankollu, bl-evoluzzjoni tal-prestazzjoni tagħhom u l-iżvilupp tar-rekwiżiti tax-xena,Fotoditekter SPADIs-sensuri qed jiġu applikati dejjem aktar f'xenarji tal-konsumatur bħal radars tal-karozzi, robots, u vetturi tal-ajru bla ekwipaġġ. Minħabba s-sensittività għolja u l-karatteristiċi ta' storbju baxx tiegħu, is-senser tal-fotodetector SPAD sar għażla ideali biex tinkiseb perċezzjoni tal-fond ta' preċiżjoni għolja u immaġini f'dawl baxx.
B'differenza mis-sensuri tal-immaġni CMOS tradizzjonali (CIS) ibbażati fuq ġunzjonijiet PN, l-istruttura ewlenija tal-fotoditekter SPAD hija dijodu tal-valanga li jopera fil-modalità Geiger. Mill-perspettiva tal-mekkaniżmi fiżiċi, il-kumplessità tal-fotoditekter SPAD hija sinifikament ogħla minn dik tal-apparati tal-ġunzjoni PN. Dan huwa rifless prinċipalment fil-fatt li taħt polarizzazzjoni inversa għolja, huwa aktar probabbli li jikkawża problemi bħall-injezzjoni ta' trasportaturi żbilanċjati, effetti termali tal-elettroni, u kurrenti ta' tunneling assistiti minn stati difettużi. Dawn il-karatteristiċi jagħmluh jiffaċċja sfidi severi fil-livelli tad-disinn, tal-proċess, u tal-arkitettura taċ-ċirkwit.
Parametri komuni tal-prestazzjoni ta'Fotoditekter tal-valangi SPADjinkludu d-Daqs tal-Pixel (Pixel Size), l-istorbju tal-għadd tad-dlam (DCR), il-probabbiltà ta' skoperta tad-dawl (PDE), il-Ħin mejjet (DeadTime), u l-Ħin ta' Rispons (Response Time). Dawn il-parametri jaffettwaw direttament il-prestazzjoni tal-fotodetector tal-valangi SPAD. Pereżempju, ir-rata tal-għadd tad-dlam (DCR) hija parametru ewlieni għad-definizzjoni tal-istorbju tad-ditekter, u l-SPAD jeħtieġ li jżomm preġudizzju ogħla mit-tkissir biex jiffunzjona bħala ditekter ta' foton wieħed. Il-probabbiltà ta' skoperta tad-dawl (PDE) tiddetermina s-sensittività tal-SPADfotoditekter tal-valangiu huwa affettwat mill-intensità u d-distribuzzjoni tal-kamp elettriku. Barra minn hekk, id-DeadTime huwa l-ħin meħtieġ biex l-SPAD jirritorna għall-istat inizjali tiegħu wara li jiġi attivat, li jaffettwa r-rata massima ta' skoperta tal-fotoni u l-firxa dinamika.
Fl-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni tal-apparati SPAD, ir-relazzjoni ta' restrizzjoni fost il-parametri ewlenin tal-prestazzjoni hija sfida ewlenija: pereżempju, il-minjaturizzazzjoni tal-pixel twassal direttament għal attenwazzjoni tal-PDE, u l-konċentrazzjoni tal-kampi elettriċi tat-tarf ikkawżati mill-minjaturizzazzjoni tad-daqs se tikkawża wkoll żieda qawwija fid-DCR. It-tnaqqis tal-ħin mejjet se jikkaġuna storbju wara l-impuls u jiddeterjora l-eżattezza tal-jitter tal-ħin. Issa, is-soluzzjoni avvanzata kisbet ċertu grad ta' ottimizzazzjoni kollaborattiva permezz ta' metodi bħal DTI/linja ta' protezzjoni (soppressjoni tal-crosstalk u tnaqqis tad-DCR), ottimizzazzjoni ottika tal-pixel, introduzzjoni ta' materjali ġodda (saff ta' valanga SiGe li jtejjeb ir-rispons infra-aħmar), u ċirkwiti attivi ta' tifi f'munzelli tridimensjonali.
Ħin tal-posta: 23 ta' Lulju 2025