SPADfotodetektor longsor foton tunggal
Ketika sensor fotodetektor SPAD pertama kali diperkenalkan, sensor ini terutama digunakan dalam skenario deteksi cahaya rendah. Namun, seiring dengan perkembangan kinerjanya dan perkembangan kebutuhan pemandangan,Fotodetektor SPADSensor semakin banyak digunakan dalam skenario konsumen seperti radar otomotif, robot, dan kendaraan udara nirawak. Berkat sensitivitasnya yang tinggi dan karakteristik noise yang rendah, sensor fotodetektor SPAD telah menjadi pilihan ideal untuk mencapai persepsi kedalaman presisi tinggi dan pencitraan dalam kondisi cahaya rendah.
Berbeda dengan sensor gambar CMOS (CIS) tradisional yang berbasis sambungan PN, struktur inti fotodetektor SPAD adalah dioda avalanche yang beroperasi dalam mode Geiger. Dari perspektif mekanisme fisik, kompleksitas fotodetektor SPAD jauh lebih tinggi daripada perangkat sambungan PN. Hal ini terutama tercermin dari fakta bahwa di bawah bias balik yang tinggi, fotodetektor SPAD lebih mungkin menyebabkan masalah seperti injeksi pembawa yang tidak seimbang, efek elektron termal, dan arus tunneling yang disebabkan oleh kondisi cacat. Karakteristik ini membuatnya menghadapi tantangan berat di tingkat desain, proses, dan arsitektur sirkuit.
Parameter kinerja umumFotodetektor longsor SPADmeliputi Ukuran Piksel (Pixel Size), derau hitungan gelap (DCR), probabilitas deteksi cahaya (PDE), Waktu Mati (DeadTime), dan Waktu Respons (Response Time). Parameter-parameter ini secara langsung memengaruhi kinerja fotodetektor longsor SPAD. Misalnya, laju hitungan gelap (DCR) merupakan parameter kunci untuk menentukan derau detektor, dan SPAD perlu mempertahankan bias yang lebih tinggi daripada breakdown agar berfungsi sebagai detektor foton tunggal. Probabilitas deteksi cahaya (PDE) menentukan sensitivitas SPAD.fotodetektor longsordan dipengaruhi oleh intensitas dan distribusi medan listrik. Selain itu, DeadTime adalah waktu yang dibutuhkan SPAD untuk kembali ke keadaan awal setelah dipicu, yang memengaruhi laju deteksi foton maksimum dan jangkauan dinamis.
Dalam optimasi kinerja perangkat SPAD, hubungan kendala antar parameter kinerja inti merupakan tantangan utama: misalnya, miniaturisasi piksel secara langsung menyebabkan atenuasi PDE, dan konsentrasi medan listrik tepi yang disebabkan oleh miniaturisasi ukuran juga akan menyebabkan peningkatan tajam dalam DCR. Mengurangi waktu mati akan memicu derau pasca-impuls dan menurunkan akurasi jitter waktu. Kini, solusi mutakhir telah mencapai tingkat optimasi kolaboratif tertentu melalui metode seperti DTI/loop proteksi (menekan crosstalk dan mengurangi DCR), optimasi optik piksel, pengenalan material baru (lapisan avalanche SiGe yang meningkatkan respons inframerah), dan sirkuit pendinginan aktif bertumpuk tiga dimensi.
Waktu posting: 23-Jul-2025