SPADsingle-photon avalanche photodetector
SPAD photodetector အာရုံခံကိရိယာများကို ဦးစွာမိတ်ဆက်သောအခါ၊ ၎င်းတို့ကို အလင်းနည်းသော ထောက်လှမ်းမှုအခြေအနေများတွင် အဓိကအားဖြင့် အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။ သို့ရာတွင် ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် အခင်းအကျင်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာမှုနှင့်အတူ လိုအပ်ချက်များ၊SPAD ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာမော်တော်ယာဥ်ရေဒါများ၊ စက်ရုပ်များနှင့် မောင်းသူမဲ့လေကြောင်းယာဉ်များကဲ့သို့သော စားသုံးသူအခြေအနေများတွင် အာရုံခံကိရိယာများကို ပိုမိုအသုံးပြုလာကြသည်။ ၎င်း၏ မြင့်မားသော အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့် ဆူညံမှုနည်းသော ဝိသေသလက္ခဏာများကြောင့် SPAD photodetector အာရုံခံကိရိယာသည် တိကျမှုမြင့်မားသော အတိမ်အနက်နှင့် အလင်းနည်းသောပုံရိပ်ကို ရရှိရန်အတွက် စံပြရွေးချယ်မှုတစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။
PN လမ်းဆုံများကိုအခြေခံ၍ သမားရိုးကျ CMOS ရုပ်ပုံအာရုံခံကိရိယာများ (CIS) နှင့် မတူဘဲ၊ SPAD photodetector ၏ ပင်မဖွဲ့စည်းပုံသည် Geiger မုဒ်တွင် လည်ပတ်နေသော avalanche diode တစ်ခုဖြစ်သည်။ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာယန္တရားများ၏ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် SPAD photodetector ၏ရှုပ်ထွေးမှုသည် PN junction devices များထက်သိသိသာသာမြင့်မားသည်။ မြင့်မားသော ပြောင်းပြန်ဘက်လိုက်မှုအောက်တွင်၊ ဟန်ချက်မညီသောသယ်ဆောင်သူအား ထိုးသွင်းခြင်း၊ အပူအီလက်ထရွန်သက်ရောက်မှုများနှင့် ချို့ယွင်းချက်အခြေအနေများမှ ကူညီဆောင်ရွက်ပေးသော ဥမင်လှိုဏ်ခေါင်းလျှပ်စီးကြောင်းများကဲ့သို့သော ပြဿနာများကို ပိုမိုဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်ဟူသောအချက်ကို အဓိကအားဖြင့် ထင်ဟပ်စေသည်။ ဤလက္ခဏာများသည် ဒီဇိုင်း၊ လုပ်ငန်းစဉ်နှင့် ဆားကစ်ဗိသုကာအဆင့်များတွင် ပြင်းထန်သောစိန်ခေါ်မှုများကို ရင်ဆိုင်ရစေသည်။
ဘုံစွမ်းဆောင်ရည်သတ်မှတ်ချက်များSPAD နှင်းပြိုကျသည့် ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာPixel Size (Pixel Size)၊ dark count noise (DCR)၊ light detection probability (PDE)၊ dead time (DeadTime) နှင့် Response time (Response Time) တို့ ပါဝင်ပါသည်။ ဤကန့်သတ်ချက်များသည် SPAD avalanche photodetector ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ dark count rate (DCR) သည် detector noise ကိုသတ်မှတ်ရန်အတွက် အဓိက parameter တစ်ခုဖြစ်ပြီး၊ SPAD သည် single-photon detector အဖြစ်လုပ်ဆောင်ရန်အတွက် breakdown ထက်ပိုမိုမြင့်မားသောဘက်လိုက်မှုကိုထိန်းသိမ်းထားရန်လိုအပ်ပါသည်။ အလင်းရှာဖွေခြင်း (PDE) ၏ဖြစ်နိုင်ခြေသည် SPAD ၏ အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို ဆုံးဖြတ်သည်။နှင်းမုန်တိုင်း ဓါတ်ပုံဖမ်းစက်လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏ ပြင်းထန်မှုနှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုတို့ကြောင့် ထိခိုက်သည်။ ထို့အပြင်၊ DeadTime သည် SPAD ကို အစပျိုးပြီးနောက် ၎င်း၏ကနဦးအခြေအနေသို့ ပြန်လည်ရောက်ရှိရန် လိုအပ်သည့်အချိန်ဖြစ်ပြီး၊ အများဆုံး ဖိုတွန် ထောက်လှမ်းမှုနှုန်းနှင့် ဒိုင်နမစ်အကွာအဝေးကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။
SPAD စက်များ၏ စွမ်းဆောင်ရည် ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် ပြုလုပ်ခြင်းတွင်၊ core စွမ်းဆောင်ရည် ကန့်သတ်ချက်များကြားရှိ ကန့်သတ်ဆက်နွယ်မှုသည် အဓိက စိန်ခေါ်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်- ဥပမာ၊ pixel အသေးစားသည် PDE လျော့ချခြင်းကို တိုက်ရိုက်ဖြစ်စေပြီး အရွယ်အစားသေးငယ်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်ရသည့် အစွန်းလျှပ်စစ်စက်ကွင်းများ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုသည် DCR တွင် သိသိသာသာ တိုးလာမည်ဖြစ်သည်။ သေနေသောအချိန်ကို လျှော့ချခြင်းသည် လှုံ့ဆော်မှုလွန်ဆူညံသံကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး အချိန်တုန်လှုပ်ခြင်း၏ တိကျမှုကို ဆိုးရွားစေသည်။ ယခုအခါ၊ နောက်ဆုံးပေါ်ဖြေရှင်းချက်သည် DTI/ ကာကွယ်မှုကွင်းဆက် ( crosstalk နှင့် DCR လျှော့ချခြင်း)၊ pixel optical optimization၊ ပစ္စည်းအသစ်များမိတ်ဆက်ခြင်း (SiGe avalanche layer မှ infrared response) နှင့် သုံးဖက်မြင် အစီအစဥ်ပြုလုပ်ထားသော active quenching circuits ကဲ့သို့သော နည်းလမ်းများဖြင့် ပူးပေါင်းလုပ်ဆောင်သည့် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ အောင်မြင်လာပါပြီ။
စာတိုက်အချိန်- ဇူလိုင်-၂၃-၂၀၂၅