SPAD సింగిల్-ఫోటాన్ హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్

స్పాడ్సింగిల్-ఫోటాన్ హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్

SPAD ఫోటోడెటెక్టర్ సెన్సార్లను మొదట ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, వాటిని ప్రధానంగా తక్కువ-కాంతి గుర్తింపు దృశ్యాలలో ఉపయోగించారు. అయితే, వాటి పనితీరు పరిణామం మరియు దృశ్య అవసరాల అభివృద్ధితో,SPAD ఫోటోడిటెక్టర్ఆటోమోటివ్ రాడార్లు, రోబోలు మరియు మానవరహిత వైమానిక వాహనాలు వంటి వినియోగదారుల దృశ్యాలలో సెన్సార్లు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. దాని అధిక సున్నితత్వం మరియు తక్కువ శబ్ద లక్షణాల కారణంగా, SPAD ఫోటోడెటెక్టర్ సెన్సార్ అధిక-ఖచ్చితమైన లోతు అవగాహన మరియు తక్కువ-కాంతి ఇమేజింగ్‌ను సాధించడానికి అనువైన ఎంపికగా మారింది.

PN జంక్షన్ల ఆధారంగా సాంప్రదాయ CMOS ఇమేజ్ సెన్సార్లు (CIS) కాకుండా, SPAD ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రధాన నిర్మాణం గీగర్ మోడ్‌లో పనిచేసే హిమపాతం డయోడ్. భౌతిక విధానాల దృక్కోణం నుండి, SPAD ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క సంక్లిష్టత PN జంక్షన్ పరికరాల కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. అధిక రివర్స్ బయాస్ కింద, ఇది అసమతుల్య క్యారియర్‌ల ఇంజెక్షన్, థర్మల్ ఎలక్ట్రాన్ ప్రభావాలు మరియు లోపభూయిష్ట స్థితుల ద్వారా సహాయపడే టన్నెలింగ్ కరెంట్‌ల వంటి సమస్యలను కలిగించే అవకాశం ఎక్కువగా ఉండటంలో ఇది ప్రధానంగా ప్రతిబింబిస్తుంది. ఈ లక్షణాలు డిజైన్, ప్రక్రియ మరియు సర్క్యూట్ ఆర్కిటెక్చర్ స్థాయిలలో తీవ్రమైన సవాళ్లను ఎదుర్కొనేలా చేస్తాయి.

యొక్క సాధారణ పనితీరు పారామితులుSPAD హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్పిక్సెల్ సైజు (పిక్సెల్ సైజు), డార్క్ కౌంట్ నాయిస్ (DCR), లైట్ డిటెక్షన్ ప్రాబబిలిటీ (PDE), డెడ్ టైమ్ (డెడ్‌టైమ్) మరియు రెస్పాన్స్ టైమ్ (రెస్పాన్స్ టైమ్) ఉన్నాయి. ఈ పారామితులు SPAD హిమసంపాత ఫోటోడిటెక్టర్ పనితీరును నేరుగా ప్రభావితం చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, డిటెక్టర్ శబ్దాన్ని నిర్వచించడానికి డార్క్ కౌంట్ రేట్ (DCR) ఒక కీలకమైన పరామితి, మరియు సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్‌గా పనిచేయడానికి SPAD బ్రేక్‌డౌన్ కంటే ఎక్కువ బయాస్‌ను నిర్వహించాలి. లైట్ డిటెక్షన్ సంభావ్యత (PDE) SPAD యొక్క సున్నితత్వాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క తీవ్రత మరియు పంపిణీ ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. అదనంగా, డెడ్‌టైమ్ అనేది SPAD ప్రేరేపించబడిన తర్వాత దాని ప్రారంభ స్థితికి తిరిగి రావడానికి అవసరమైన సమయం, ఇది గరిష్ట ఫోటాన్ గుర్తింపు రేటు మరియు డైనమిక్ పరిధిని ప్రభావితం చేస్తుంది.

SPAD పరికరాల పనితీరు ఆప్టిమైజేషన్‌లో, కోర్ పనితీరు పారామితుల మధ్య పరిమితి సంబంధం ఒక ప్రధాన సవాలు: ఉదాహరణకు, పిక్సెల్ సూక్ష్మీకరణ నేరుగా PDE క్షీణతకు దారితీస్తుంది మరియు పరిమాణ సూక్ష్మీకరణ వల్ల కలిగే అంచు విద్యుత్ క్షేత్రాల సాంద్రత కూడా DCRలో పదునైన పెరుగుదలకు కారణమవుతుంది. డెడ్ టైమ్‌ను తగ్గించడం వల్ల పోస్ట్-ఇంపల్స్ శబ్దం ప్రేరేపిస్తుంది మరియు సమయ జిట్టర్ యొక్క ఖచ్చితత్వం క్షీణిస్తుంది. ఇప్పుడు, అత్యాధునిక పరిష్కారం DTI/ ప్రొటెక్షన్ లూప్ (క్రాస్‌స్టాక్‌ను అణచివేయడం మరియు DCRని తగ్గించడం), పిక్సెల్ ఆప్టికల్ ఆప్టిమైజేషన్, కొత్త పదార్థాల పరిచయం (SiGe అవలాంచ్ లేయర్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ప్రతిస్పందనను మెరుగుపరుస్తుంది) మరియు త్రిమితీయ స్టాక్డ్ యాక్టివ్ క్వెన్చింగ్ సర్క్యూట్‌లు వంటి పద్ధతుల ద్వారా కొంత స్థాయి సహకార ఆప్టిమైజేషన్‌ను సాధించింది.