大家好，下面小编给大家分享一下。很多人还不知道spad仪器的测定方法。以下是详细的解释。现在让我们来看看！
1。具有单光子雪崩二极管单光子探测能力(SPAD)的光电探测器已经有几十年的历史了。例如，光电倍增管(PMT)和微通道板(MCP)已经展示了许多不同的探测技术，但要实现大规模全固态单光子成像器件，就必须具备。一个典型的例子是将SPAD器件应用于工业标准CMOS技术。由于SPAD本质上是一个PN结击穿电压反向偏置的二极管，当单个光子进入有源器件即光敏器件区时，可以形成电子-空空穴对，诱发二次载流子雪崩。雪崩的形成时间通常在皮秒量级，因此可以利用相关的电压变化来精确测量光子的到达时间。这种操作形式被称为盖革模式。因此，这些器件也被称为盖革模式光子雪崩二极管(GmAPDs)。为了防止大电流损坏设备本身，需要快速阻止SPAD中的自持雪崩，这个过程叫做猝灭。可以通过将SPAD偏置电压Vop设置为低于击穿电压Vbd来实现消光。事实上，这种偏置效应可以通过将SPAD与一个电阻串联来实现。然后，在下一个光子诱发另一次雪崩之前，需要通过SPAD将电压恢复到屈服电压以上的初始值。在此区间内(通常在几十纳秒量级，称为时滞(时间或死区))，SPAD几乎不灵敏，这是一种精确的熄灭和充电机制以及SPAD的前端设备全程辅助，在充放电完成前SPAD的灵敏度逐渐增加，达到其标称值。通过使用单晶体管或反相器等前端鉴别器，可以很容易地将检测事件发生期间SPAD的电压变化转换为数字信号，鉴别器在确定最小可检测雪崩电流方面起着重要作用。由此产生的输出与碰撞光子的波长无关，并且与标准电子兼容。因此，SPAD也可以很容易地集成到更大的电路和探测器阵列中。描述每个SPAD设备性能的参数有很多，如下表所示。其中最重要的是光子探测概率(PDP)，它代表了器件在给定波长下响应光子吸收时的雪崩概率。在CMOS SPAD中，PDP在可见光区有一个峰值，单个优化二极管达到70%。其他重要参数包括密码计数率(DCR)。也就是说，这是一个后脉冲，它引入了在没有光的情况下观察到的雪崩概率和与最后一次探测(时间)相关的误差事件。使用成像仪对SPAD进行分组时，必须考虑光电串扰和填充因子。填充因子表示感光面积与所有像素面积的比率。SPAD填充因子明显影响整个成像仪的灵敏度。这是因为总光子探测效率(PDE)是通过乘以PDP获得的。
SPAD装置的特性参数
许多SPAD特性可以在设计阶段进行优化。比如为了更好的遏制高电场，防止边缘早期损坏，采用了更大的保护环尺寸，导致串扰，同时牺牲了有源区和填充因子。然而，这可以通过更大的二极管来补偿，但是DCR的成本会随着二极管面积的增加而增加。短死时间具有高动态范围，因为它允许高计数率，但是它增加了后脉冲计数概率，导致检测光子相关性中的统计误差。理想情况下，在设计阶段就应该考虑目标传感器的应用过程，充分权衡各种参数的影响，如灵敏度和噪声、速度和填充因子等，以获得较为满意的结果。2.从单个SPAD器件到SPAD阵列，如果在制造过程中显示了合适的SPAD器件和像素电路，它们可以集成到阵列中以形成SPAD成像器。最简单的阵列是线性的，设计者可以将检测和处理电子设备放置在光敏区域之外，从而实现更高的填充因子。然而，二维像素阵列需要像素内部或周围的独立电路来采集、存储和传输数据。这些额外的电路对填充因子有不利影响，但是消除了产生完整图像的扫描需要。空之间的粒度也有一定的自由度。例如，对像素进行分组可以减少整体数据吞吐量，同时保留重要信息，如光子计时和复杂性。时间粒度也是如此，比如只允许获取特定APP场景所有可能时间戳的子集；最后，传感器制造本身可以包括后处理步骤，例如沉积微透镜以提高整体灵敏度。
以上解释了spad仪器的测定方法。本文到此结束，希望对大家有所帮助。如果信息有误，请联系边肖进行更正。