detektor foto longsoran foton tunggal SPAD

SPADdetektor foto longsoran foton tunggal

Ketika sensor fotodetektor SPAD pertama kali diperkenalkan, sensor ini terutama digunakan dalam skenario deteksi cahaya rendah. Namun, dengan evolusi kinerja dan perkembangan persyaratan adegan,detektor foto SPADSensor semakin banyak diaplikasikan dalam berbagai skenario konsumen seperti radar otomotif, robot, dan kendaraan udara tak berawak. Karena sensitivitasnya yang tinggi dan karakteristik noise yang rendah, sensor fotodetektor SPAD telah menjadi pilihan ideal untuk mencapai persepsi kedalaman presisi tinggi dan pencitraan cahaya rendah.

Berbeda dengan sensor gambar CMOS (CIS) tradisional yang berbasis pada sambungan PN, struktur inti fotodetektor SPAD adalah dioda longsoran yang beroperasi dalam mode Geiger. Dari perspektif mekanisme fisik, kompleksitas fotodetektor SPAD jauh lebih tinggi daripada perangkat sambungan PN. Hal ini terutama tercermin dalam fakta bahwa di bawah bias balik yang tinggi, lebih mungkin menyebabkan masalah seperti injeksi pembawa yang tidak seimbang, efek elektron termal, dan arus penerowongan yang dibantu oleh keadaan cacat. Karakteristik ini membuatnya menghadapi tantangan berat pada tingkat desain, proses, dan arsitektur sirkuit.

Parameter kinerja umum daridetektor foto longsor SPADParameter yang termasuk di dalamnya adalah Ukuran Piksel (Pixel Size), noise hitungan gelap (DCR), probabilitas deteksi cahaya (PDE), Waktu mati (DeadTime), dan Waktu respons (Response Time). Parameter-parameter ini secara langsung memengaruhi kinerja fotodetektor longsoran SPAD. Misalnya, laju hitungan gelap (DCR) adalah parameter kunci untuk menentukan noise detektor, dan SPAD perlu mempertahankan bias yang lebih tinggi daripada ambang batas kerusakan agar berfungsi sebagai detektor foton tunggal. Probabilitas deteksi cahaya (PDE) menentukan sensitivitas SPAD.detektor foto longsoran saljudan dipengaruhi oleh intensitas dan distribusi medan listrik. Selain itu, DeadTime adalah waktu yang dibutuhkan SPAD untuk kembali ke keadaan awalnya setelah dipicu, yang memengaruhi tingkat deteksi foton maksimum dan rentang dinamis.

Dalam optimasi kinerja perangkat SPAD, hubungan kendala antar parameter kinerja inti merupakan tantangan utama: misalnya, miniaturisasi piksel secara langsung menyebabkan pelemahan PDE, dan konsentrasi medan listrik tepi yang disebabkan oleh miniaturisasi ukuran juga akan menyebabkan peningkatan tajam pada DCR. Mengurangi waktu mati akan menimbulkan noise pasca-impuls dan memperburuk 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 longsoran SiGe yang meningkatkan respons inframerah), dan sirkuit pemadaman aktif bertumpuk tiga dimensi.