SPAD ஒற்றை-ஃபோட்டான் பனிச்சரிவு ஒளி உணரி

SPADஒற்றை-ஃபோட்டான் பனிச்சரிவு ஒளி உணரி

SPAD ஒளி உணரி சென்சார்கள் முதன்முதலில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டபோது, ​​அவை முக்கியமாக குறைந்த ஒளி கண்டறிதல் சூழ்நிலைகளில் பயன்படுத்தப்பட்டன. இருப்பினும், அவற்றின் செயல்திறனின் பரிணாம வளர்ச்சி மற்றும் காட்சித் தேவைகளின் மேம்பாடு ஆகியவற்றால்,SPAD ஒளி உணரிவாகன ரேடார்கள், ரோபோக்கள் மற்றும் ஆளில்லா வான்வழி வாகனங்கள் போன்ற நுகர்வோர் பயன்பாடுகளில் சென்சார்கள் அதிகளவில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. அதன் உயர் உணர்திறன் மற்றும் குறைந்த இரைச்சல் பண்புகள் காரணமாக, உயர்-துல்லியமான ஆழப் புலனறிதல் மற்றும் குறைந்த-ஒளிப் படமெடுத்தலை அடைவதற்கு SPAD ஃபோட்டோடெடெக்டர் சென்சார் ஒரு சிறந்த தேர்வாக மாறியுள்ளது.

PN சந்திப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாரம்பரிய CMOS பட உணரிகளுக்கு (CIS) மாறாக, SPAD ஒளி உணரியின் மையக் கட்டமைப்பு, கெய்கர் பயன்முறையில் இயங்கும் ஒரு அவலான்ச் டையோடு ஆகும். இயற்பியல் இயக்கமுறைகளின் கண்ணோட்டத்தில், SPAD ஒளி உணரியின் சிக்கலானது PN சந்திப்பு சாதனங்களை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது. அதிக எதிர்ச் சாய்வின் கீழ், சமநிலையற்ற மின்னூட்டிகளின் உட்செலுத்துதல், வெப்ப எலக்ட்ரான் விளைவுகள் மற்றும் குறைபாடு நிலைகளால் தூண்டப்படும் சுரங்கப்பாதை மின்னோட்டங்கள் போன்ற சிக்கல்களை இது ஏற்படுத்த அதிக வாய்ப்புள்ளது என்பதில் இது முக்கியமாகப் பிரதிபலிக்கிறது. இந்தப் பண்புகள், வடிவமைப்பு, செயல்முறை மற்றும் மின்சுற்றுக் கட்டமைப்பு நிலைகளில் இது கடுமையான சவால்களை எதிர்கொள்ளச் செய்கின்றன.

பொதுவான செயல்திறன் அளவுருக்கள்SPAD பனிச்சரிவு ஒளி உணரிபிக்சல் அளவு (Pixel Size), இருள் எண்ணிக்கை இரைச்சல் (DCR), ஒளி கண்டறியும் நிகழ்தகவு (PDE), செயலிழப்பு நேரம் (DeadTime), மற்றும் மறுமொழி நேரம் (Response Time) ஆகியவை இதில் அடங்கும். இந்த அளவுருக்கள் SPAD அவலான்ச் ஃபோட்டோடிடெக்டரின் செயல்திறனை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன. உதாரணமாக, இருள் எண்ணிக்கை விகிதம் (DCR) என்பது டிடெக்டர் இரைச்சலை வரையறுப்பதற்கான ஒரு முக்கிய அளவுருவாகும், மேலும் SPAD ஒரு ஒற்றை-ஃபோட்டான் டிடெக்டராகச் செயல்பட, அது முறிவு நேரத்தை விட அதிகமான ஒரு சார்புநிலையைப் பராமரிக்க வேண்டும். ஒளி கண்டறியும் நிகழ்தகவு (PDE) SPAD-இன் உணர்திறனைத் தீர்மானிக்கிறது.பனிச்சரிவு ஒளி உணரிமேலும் இது மின்புலத்தின் செறிவு மற்றும் பரவலால் பாதிக்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, டெட் டைம் என்பது SPAD தூண்டப்பட்ட பிறகு அதன் ஆரம்ப நிலைக்குத் திரும்புவதற்குத் தேவைப்படும் நேரமாகும், இது அதிகபட்ச ஃபோட்டான் கண்டறிதல் வீதம் மற்றும் டைனமிக் வரம்பைப் பாதிக்கிறது.

SPAD சாதனங்களின் செயல்திறன் மேம்படுத்தலில், முக்கிய செயல்திறன் அளவுருக்களுக்கு இடையேயான கட்டுப்பாட்டு உறவு ஒரு பெரும் சவாலாக உள்ளது: உதாரணமாக, பிக்சல் சிறிதாக்கம் நேரடியாக PDE தணிப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது, மேலும் அளவு சிறிதாக்கத்தால் ஏற்படும் விளிம்பு மின்புலங்களின் செறிவு DCR-இல் ஒரு கூர்மையான அதிகரிப்பையும் ஏற்படுத்தும். செயலற்ற நேரத்தைக் குறைப்பது, தூண்டலுக்குப் பிந்தைய இரைச்சலைத் தூண்டி, நேர நடுக்கத்தின் துல்லியத்தைக் குறைக்கும். தற்போது, ​​DTI/பாதுகாப்பு வளையம் (குறுக்கீட்டைத் தடுத்து DCR-ஐக் குறைத்தல்), பிக்சல் ஒளியியல் மேம்படுத்தல், புதிய பொருட்களின் அறிமுகம் (அகச்சிவப்புத் துலங்கலை மேம்படுத்தும் SiGe பனிச்சரிவு அடுக்கு), மற்றும் முப்பரிமாண அடுக்கப்பட்ட செயல்திறன் மிக்க தணிப்புச் சுற்றுகள் போன்ற முறைகள் மூலம், அதிநவீனத் தீர்வு ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான கூட்டு மேம்படுத்தலை அடைந்துள்ளது.