SPADတစ်ခုတည်းသော ဖိုတွန် နှင်းထု ထောက်လှမ်းကိရိယာ
SPAD photodetector sensor များကို ပထမဆုံးမိတ်ဆက်ခဲ့စဉ်က ၎င်းတို့ကို အလင်းနည်းသောအခြေအနေများတွင် အဓိကအသုံးပြုခဲ့သည်။ သို့သော် ၎င်းတို့၏စွမ်းဆောင်ရည် တိုးတက်ပြောင်းလဲလာမှုနှင့် မြင်ကွင်းလိုအပ်ချက်များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာမှုနှင့်အတူSPAD အလင်းရှာဖွေကိရိယာမော်တော်ကားရေဒါများ၊ စက်ရုပ်များနှင့် လူမဲ့လေယာဉ်များကဲ့သို့သော စားသုံးသူအခြေအနေများတွင် အာရုံခံကိရိယာများကို ပိုမိုအသုံးပြုလာကြသည်။ ၎င်း၏ အာရုံခံနိုင်စွမ်းမြင့်မားပြီး ဆူညံသံနည်းပါးသော ဝိသေသလက္ခဏာများကြောင့် SPAD ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာ အာရုံခံကိရိယာသည် မြင့်မားသောတိကျမှုရှိသော အနက်အရှိုင်းကို အာရုံခံနိုင်မှုနှင့် အလင်းနည်းသောပုံရိပ်ဖော်ခြင်းအတွက် အကောင်းဆုံးရွေးချယ်မှုတစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။
PN junctions များအပေါ်အခြေခံသည့် ရိုးရာ CMOS image sensor (CIS) များနှင့်မတူဘဲ၊ SPAD photodetector ၏ အဓိကဖွဲ့စည်းပုံသည် Geiger mode တွင်လည်ပတ်သော avalanche diode တစ်ခုဖြစ်သည်။ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာယန္တရားများ၏ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် SPAD photodetector ၏ရှုပ်ထွေးမှုသည် PN junction devices များထက် သိသိသာသာမြင့်မားသည်။ ၎င်းကို reverse bias မြင့်မားမှုအောက်တွင်၊ ၎င်းသည် မညီမျှသော carriers များထိုးသွင်းခြင်း၊ thermal electron effects နှင့် defect states များမှကူညီသော tunneling currents ကဲ့သို့သောပြဿနာများကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ခြေပိုများသည်ဟူသောအချက်တွင် အဓိကထင်ဟပ်နေသည်။ ဤဝိသေသလက္ခဏာများသည် ဒီဇိုင်း၊ လုပ်ငန်းစဉ်နှင့် circuit architecture အဆင့်များတွင် ပြင်းထန်သောစိန်ခေါ်မှုများနှင့်ရင်ဆိုင်ရစေသည်။
အဖြစ်များသော စွမ်းဆောင်ရည် ကန့်သတ်ချက်များSPAD နှင်းလျှောစီး ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာPixel အရွယ်အစား (Pixel အရွယ်အစား)၊ မှောင်မိုက်ရေတွက်ဆူညံသံ (DCR)၊ အလင်းထောက်လှမ်းမှုဖြစ်နိုင်ခြေ (PDE)၊ သေဆုံးချိန် (DeadTime) နှင့် တုံ့ပြန်မှုအချိန် (Response Time) တို့ ပါဝင်သည်။ ဤကန့်သတ်ချက်များတွင် SPAD avalanche photodetector ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ မှောင်မိုက်ရေတွက်မှုနှုန်း (DCR) သည် detector ဆူညံသံကို သတ်မှတ်ရာတွင် အဓိကကန့်သတ်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး SPAD သည် single-photon detector အဖြစ် လုပ်ဆောင်ရန် breakdown ထက် ပိုမိုမြင့်မားသော bias ကို ထိန်းသိမ်းထားရန် လိုအပ်သည်။ အလင်းထောက်လှမ်းမှုဖြစ်နိုင်ခြေ (PDE) သည် SPAD ၏ အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။နှင်းထုပြိုကျမှု ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာနှင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏ ပြင်းထန်မှုနှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုတို့၏ သက်ရောက်မှုကို ခံရသည်။ ထို့အပြင်၊ DeadTime သည် SPAD သည် လှုံ့ဆော်ခံရပြီးနောက် ၎င်း၏ မူလအခြေအနေသို့ ပြန်ရောက်ရန် လိုအပ်သောအချိန်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် အမြင့်ဆုံး ဖိုတွန် ထောက်လှမ်းမှုနှုန်းနှင့် ဒိုင်းနမစ်အကွာအဝေးကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။
SPAD စက်ပစ္စည်းများ၏ စွမ်းဆောင်ရည် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းတွင်၊ အဓိကစွမ်းဆောင်ရည် ကန့်သတ်ချက်များအကြား ဆက်နွယ်မှုသည် အဓိကစိန်ခေါ်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်- ဥပမာအားဖြင့်၊ pixel အသေးစားပြုလုပ်ခြင်းသည် PDE attenuation ကို တိုက်ရိုက်ဖြစ်ပေါ်စေပြီး အရွယ်အစား အသေးစားပြုလုပ်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော edge electric fields များ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုသည် DCR တွင် သိသိသာသာတိုးလာစေမည်ဖြစ်သည်။ dead time လျှော့ချခြင်းသည် post-impulse noise ကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး time jitter ၏ တိကျမှုကို ယိုယွင်းစေမည်ဖြစ်သည်။ ယခုအခါ၊ နောက်ဆုံးပေါ်ဖြေရှင်းချက်သည် DTI/ protection loop (crosstalk ကို နှိမ်နင်းပြီး DCR ကို လျှော့ချခြင်း)၊ pixel optical optimization၊ ပစ္စည်းအသစ်များ မိတ်ဆက်ခြင်း (SiGe avalanche layer enhancing infrared response) နှင့် three-dimensional stacked active quenching circuits များကဲ့သို့သော နည်းလမ်းများမှတစ်ဆင့် ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်မှု အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၏ အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ရရှိခဲ့သည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ ဇူလိုင်လ ၂၃ ရက်