SPADfotodetektor ortekësh me një foton të vetëm
Kur sensorët e fotodetektorëve SPAD u prezantuan për herë të parë, ata u përdorën kryesisht në skenarë zbulimi me dritë të ulët. Megjithatë, me evolucionin e performancës së tyre dhe zhvillimin e kërkesave të skenës,Fotodetektor SPADSensorët janë aplikuar gjithnjë e më shumë në skenarë të konsumatorëve, siç janë radarët e automobilave, robotët dhe mjetet ajrore pa pilot. Për shkak të ndjeshmërisë së lartë dhe karakteristikave të ulëta të zhurmës, sensori i fotodetektorit SPAD është bërë një zgjedhje ideale për arritjen e perceptimit të thellësisë me saktësi të lartë dhe imazheve në dritë të ulët.
Ndryshe nga sensorët tradicionalë të imazhit CMOS (CIS) bazuar në kryqëzime PN, struktura thelbësore e fotodetektorit SPAD është një diodë orteku që vepron në modalitetin Geiger. Nga perspektiva e mekanizmave fizikë, kompleksiteti i fotodetektorit SPAD është dukshëm më i lartë se ai i pajisjeve të kryqëzimit PN. Kjo reflektohet kryesisht në faktin se nën polarizim të lartë të kundërt, ka më shumë të ngjarë të shkaktojë probleme të tilla si injektimi i bartësve të pabalancuar, efektet termike të elektroneve dhe rrymat e tunelimit të ndihmuara nga gjendjet e defekteve. Këto karakteristika e bëjnë atë të përballet me sfida të rënda në nivelet e projektimit, procesit dhe arkitekturës së qarkut.
Parametrat e zakonshëm të performancës sëFotodetektor ortekësh SPADpërfshijnë Madhësinë e Pikselit (Madhësia e Pikselit), zhurmën e numërimit në errësirë (DCR), probabilitetin e zbulimit të dritës (PDE), Kohën e Vdekur (DeadTime) dhe Kohën e Përgjigjes (Response Time). Këta parametra ndikojnë drejtpërdrejt në performancën e fotodetektorit SPAD të ortekut. Për shembull, shkalla e numërimit në errësirë (DCR) është një parametër kyç për përcaktimin e zhurmës së detektorit, dhe SPAD duhet të mbajë një paragjykim më të lartë se ndarja për të funksionuar si një detektor me një foton të vetëm. Probabiliteti i zbulimit të dritës (PDE) përcakton ndjeshmërinë e SPAD.fotodetektor ortekëshdhe ndikohet nga intensiteti dhe shpërndarja e fushës elektrike. Përveç kësaj, DeadTime është koha e nevojshme që SPAD të kthehet në gjendjen e tij fillestare pasi të jetë aktivizuar, gjë që ndikon në shkallën maksimale të zbulimit të fotoneve dhe diapazonin dinamik.
Në optimizimin e performancës së pajisjeve SPAD, marrëdhënia e kufizimit midis parametrave kryesorë të performancës është një sfidë e madhe: për shembull, miniaturizimi i pikselëve çon drejtpërdrejt në dobësimin e PDE-së, dhe përqendrimi i fushave elektrike të skajit të shkaktuar nga miniaturizimi i madhësisë do të shkaktojë gjithashtu një rritje të ndjeshme të DCR. Zvogëlimi i kohës së vdekur do të shkaktojë zhurmë pas impulsit dhe do të përkeqësojë saktësinë e luhatjes së kohës. Tani, zgjidhja e përparuar ka arritur një shkallë të caktuar të optimizimit bashkëpunues përmes metodave të tilla si DTI/laki mbrojtës (duke shtypur bisedat e kryqëzuara dhe duke zvogëluar DCR), optimizimi optik i pikselëve, futja e materialeve të reja (përgjigja infra e kuqe që përmirëson shtresën e ortekut SiGe) dhe qarqet tre-dimensionale të shuarjes aktive të grumbulluara.
Koha e postimit: 23 korrik 2025