Kigunduzi cha picha cha SPAD chenye fotoni moja

SPADkigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji chenye fotoni moja

Wakati vitambuzi vya kigunduzi cha picha vya SPAD vilipoanzishwa kwa mara ya kwanza, vilitumika zaidi katika hali za kugundua mwanga mdogo. Hata hivyo, pamoja na mageuko ya utendaji wao na maendeleo ya mahitaji ya eneo,Kigunduzi cha picha cha SPADVihisi vimetumika zaidi katika hali za watumiaji kama vile rada za magari, roboti, na magari ya angani yasiyo na rubani. Kwa sababu ya unyeti wake mkubwa na sifa za kelele za chini, kihisi cha kigundua mwanga cha SPAD kimekuwa chaguo bora la kufikia utambuzi wa kina wa usahihi wa juu na upigaji picha wa mwanga mdogo.

Tofauti na vitambuzi vya picha vya CMOS vya kitamaduni (CIS) kulingana na makutano ya PN, muundo wa msingi wa kigundua picha cha SPAD ni diode ya maporomoko ya theluji inayofanya kazi katika hali ya Geiger. Kwa mtazamo wa mifumo ya kimwili, ugumu wa kigundua picha cha SPAD ni mkubwa zaidi kuliko ule wa vifaa vya makutano ya PN. Hii inaonyeshwa zaidi katika ukweli kwamba chini ya upendeleo mkubwa wa kinyume, kuna uwezekano mkubwa wa kusababisha matatizo kama vile kuingiza vibebaji visivyo na usawa, athari za elektroni za joto, na mikondo ya handaki inayosaidiwa na hali za kasoro. Sifa hizi huifanya ikumbane na changamoto kubwa katika viwango vya usanifu, mchakato, na usanifu wa mzunguko.

Vigezo vya kawaida vya utendaji waKigunduzi cha picha cha maporomoko ya theluji ya SPADni pamoja na Ukubwa wa Pikseli (Ukubwa wa Pikseli), kelele ya hesabu nyeusi (DCR), uwezekano wa kugundua mwanga (PDE), Muda uliokufa (Muda uliokufa), na Muda wa Kujibu (Muda wa Kujibu). Vigezo hivi huathiri moja kwa moja utendaji wa kigunduzi cha foto cha SPAD. Kwa mfano, kiwango cha hesabu nyeusi (DCR) ni kigezo muhimu cha kufafanua kelele ya kigunduzi, na SPAD inahitaji kudumisha upendeleo wa juu kuliko utengano ili kufanya kazi kama kigunduzi cha fotoni moja. Uwezekano wa kugundua mwanga (PDE) huamua unyeti wa SPAD.kigunduzi cha picha cha maporomoko ya thelujina huathiriwa na nguvu na usambazaji wa uwanja wa umeme. Zaidi ya hayo, DeadTime ni muda unaohitajika kwa SPAD kurudi katika hali yake ya awali baada ya kuchochewa, ambao huathiri kiwango cha juu cha kugundua fotoni na masafa yanayobadilika.

Katika uboreshaji wa utendaji wa vifaa vya SPAD, uhusiano wa vikwazo kati ya vigezo vya utendaji wa msingi ni changamoto kubwa: kwa mfano, upunguzaji wa pikseli husababisha moja kwa moja upunguzaji wa PDE, na mkusanyiko wa sehemu za umeme za pembeni unaosababishwa na upunguzaji wa ukubwa pia utasababisha ongezeko kubwa la DCR. Kupunguza muda usio na kipimo kutasababisha kelele baada ya msukumo na kudhoofisha usahihi wa mtetemo wa muda. Sasa, suluhisho la kisasa limefikia kiwango fulani cha uboreshaji wa ushirikiano kupitia mbinu kama vile kitanzi cha DTI/ ulinzi (kukandamiza mazungumzo ya msalaba na kupunguza DCR), uboreshaji wa macho wa pikseli, kuanzishwa kwa vifaa vipya (safu ya SiGe inayoongeza mwitikio wa infrared), na saketi za kuzimisha zenye umbo la pande tatu.