एसपीएडीएकल-फोटोन हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर
जब SPAD फोटोडिटेक्टर सेन्सरहरू पहिलो पटक प्रस्तुत गरिएका थिए, तिनीहरू मुख्यतया कम-प्रकाश पत्ता लगाउने परिदृश्यहरूमा प्रयोग गरिन्थ्यो। यद्यपि, तिनीहरूको प्रदर्शनको विकास र दृश्य आवश्यकताहरूको विकाससँगै,SPAD फोटोडिटेक्टरअटोमोटिभ रडार, रोबोट र मानवरहित हवाई सवारी साधन जस्ता उपभोक्ता परिदृश्यहरूमा सेन्सरहरू बढ्दो रूपमा प्रयोग गरिएका छन्। यसको उच्च संवेदनशीलता र कम आवाज विशेषताहरूको कारण, SPAD फोटोडिटेक्टर सेन्सर उच्च-परिशुद्धता गहिराई धारणा र कम-प्रकाश इमेजिङ प्राप्त गर्नको लागि एक आदर्श विकल्प भएको छ।
PN जंक्शनहरूमा आधारित परम्परागत CMOS छवि सेन्सरहरू (CIS) भन्दा फरक, SPAD फोटोडिटेक्टरको मुख्य संरचना Geiger मोडमा सञ्चालन हुने हिमस्खलन डायोड हो। भौतिक संयन्त्रको दृष्टिकोणबाट, SPAD फोटोडिटेक्टरको जटिलता PN जंक्शन उपकरणहरूको भन्दा उल्लेखनीय रूपमा उच्च छ। यो मुख्यतया उच्च रिभर्स बायस अन्तर्गत, यसले असंतुलित वाहकहरूको इंजेक्शन, थर्मल इलेक्ट्रोन प्रभावहरू, र दोष अवस्थाहरूद्वारा सहयोग गरिएको टनेलिङ करेन्टहरू जस्ता समस्याहरू निम्त्याउने सम्भावना बढी हुन्छ भन्ने तथ्यमा प्रतिबिम्बित हुन्छ। यी विशेषताहरूले यसलाई डिजाइन, प्रक्रिया, र सर्किट वास्तुकला स्तरहरूमा गम्भीर चुनौतीहरूको सामना गर्न बाध्य बनाउँछ।
सामान्य कार्यसम्पादन प्यारामिटरहरूSPAD हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरपिक्सेल साइज (पिक्सेल साइज), डार्क काउन्ट नाइज (DCR), लाइट डिटेक्शन प्रोबाल्बिलिटी (PDE), डेड टाइम (डेडटाइम), र रेस्पोन्स टाइम (रेस्पोन्स टाइम) समावेश छन्। यी प्यारामिटरहरूले SPAD हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरको कार्यसम्पादनलाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छन्। उदाहरणका लागि, डार्क काउन्ट रेट (DCR) डिटेक्टर नाइज परिभाषित गर्नको लागि एक प्रमुख प्यारामिटर हो, र SPAD ले एकल-फोटोन डिटेक्टरको रूपमा काम गर्न ब्रेकडाउन भन्दा उच्च पूर्वाग्रह कायम राख्न आवश्यक छ। प्रकाश डिटेक्शन (PDE) को सम्भाव्यताले SPAD को संवेदनशीलता निर्धारण गर्दछ।हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरर विद्युतीय क्षेत्रको तीव्रता र वितरणबाट प्रभावित हुन्छ। थप रूपमा, डेडटाइम भनेको SPAD लाई ट्रिगर गरेपछि यसको प्रारम्भिक अवस्थामा फर्कन आवश्यक समय हो, जसले अधिकतम फोटोन पत्ता लगाउने दर र गतिशील दायरालाई असर गर्छ।
SPAD उपकरणहरूको कार्यसम्पादन अनुकूलनमा, कोर कार्यसम्पादन प्यारामिटरहरू बीचको अवरोध सम्बन्ध एक प्रमुख चुनौती हो: उदाहरणका लागि, पिक्सेल लघुकरणले प्रत्यक्ष रूपमा PDE क्षीणन निम्त्याउँछ, र आकार लघुकरणको कारणले हुने किनारा विद्युतीय क्षेत्रहरूको सांद्रताले पनि DCR मा तीव्र वृद्धि निम्त्याउँछ। मृत समय घटाउँदा पोस्ट-इम्पल्स आवाज उत्पन्न हुनेछ र समय जिटरको शुद्धता बिग्रनेछ। अब, अत्याधुनिक समाधानले DTI/ सुरक्षा लूप (क्रसस्टकलाई दबाउने र DCR घटाउने), पिक्सेल अप्टिकल अप्टिमाइजेसन, नयाँ सामग्रीहरूको परिचय (SiGe हिमस्खलन तह इन्फ्रारेड प्रतिक्रिया बढाउने), र त्रि-आयामी स्ट्याक्ड सक्रिय क्वेन्चिंग सर्किटहरू जस्ता विधिहरू मार्फत सहयोगी अनुकूलनको एक निश्चित डिग्री हासिल गरेको छ।
पोस्ट समय: जुलाई-२३-२०२५