SPAD තනි-ෆෝටෝන හිම කුණාටු ඡායා අනාවරකය

ස්පාඩ්තනි-ෆෝටෝන හිම කුණාටු ඡායා අනාවරකය

SPAD ෆොටෝ ඩිටෙක්ටර් සංවේදක මුලින්ම හඳුන්වා දුන් විට, ඒවා ප්‍රධාන වශයෙන් අඩු ආලෝක හඳුනාගැනීමේ අවස්ථා වලදී භාවිතා කරන ලදී. කෙසේ වෙතත්, ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වයේ පරිණාමය සහ දර්ශන අවශ්‍යතා වර්ධනය වීමත් සමඟ,SPAD ෆොටෝ ඩිටෙක්ටරයමෝටර් රථ රේඩාර්, රොබෝවරු සහ මිනිසුන් රහිත ගුවන් වාහන වැනි පාරිභෝගික අවස්ථා වලදී සංවේදක වැඩි වැඩියෙන් යොදවා ඇත. එහි ඉහළ සංවේදීතාව සහ අඩු ශබ්ද ලක්ෂණ හේතුවෙන්, SPAD ෆොටෝ ඩිටෙක්ටර් සංවේදකය ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් ගැඹුර සංජානනය සහ අඩු ආලෝක රූප ලබා ගැනීම සඳහා කදිම තේරීමක් බවට පත්ව ඇත.

PN සන්ධි මත පදනම් වූ සාම්ප්‍රදායික CMOS රූප සංවේදක (CIS) මෙන් නොව, SPAD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ මූලික ව්‍යුහය ගයිගර් මාදිලියේ ක්‍රියාත්මක වන හිම කුණාටු ඩයෝඩයකි. භෞතික යාන්ත්‍රණවල දෘෂ්ටි කෝණයෙන්, SPAD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ සංකීර්ණත්වය PN සන්ධි උපාංගවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස ඉහළ ය. මෙය ප්‍රධාන වශයෙන් පිළිබිඹු වන්නේ ඉහළ ප්‍රතිලෝම නැඹුරුවක් යටතේ, අසමතුලිත වාහක එන්නත් කිරීම, තාප ඉලෙක්ට්‍රෝන බලපෑම් සහ දෝෂ තත්වයන් මගින් සහාය වන උමං මාර්ග ධාරා වැනි ගැටළු ඇති කිරීමට එය වැඩි ඉඩක් ඇති බැවිනි. මෙම ලක්ෂණ නිසා එය සැලසුම්, ක්‍රියාවලිය සහ පරිපථ ගෘහ නිර්මාණ මට්ටම්වලදී දැඩි අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි.

පොදු කාර්ය සාධන පරාමිතීන්SPAD හිම කුණාටු ඡායාරූප අනාවරකයපික්සල් ප්‍රමාණය (පික්සල් ප්‍රමාණය), අඳුරු ගණන් කිරීමේ ශබ්දය (DCR), ආලෝක හඳුනාගැනීමේ සම්භාවිතාව (PDE), මළ කාලය (මළ කාලය) සහ ප්‍රතිචාර කාලය (ප්‍රතිචාර කාලය) ඇතුළත් වේ. මෙම පරාමිතීන් SPAD හිම කුණාටු ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට සෘජුවම බලපායි. උදාහරණයක් ලෙස, අඳුරු ගණන් කිරීමේ අනුපාතය (DCR) අනාවරක ශබ්දය නිර්වචනය කිරීම සඳහා ප්‍රධාන පරාමිතියක් වන අතර, තනි-ෆෝටෝන අනාවරකයක් ලෙස ක්‍රියා කිරීම සඳහා SPAD බිඳවැටීමට වඩා ඉහළ නැඹුරුවක් පවත්වා ගැනීමට අවශ්‍ය වේ. ආලෝක හඳුනාගැනීමේ සම්භාවිතාව (PDE) SPAD හි සංවේදීතාව තීරණය කරයි.හිම කුණාටු ප්‍රභා අනාවරකයසහ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ තීව්‍රතාවය සහ ව්‍යාප්තිය මගින් බලපායි. ඊට අමතරව, DeadTime යනු SPAD ක්‍රියාත්මක කිරීමෙන් පසු එහි මුල් තත්වයට නැවත පැමිණීමට අවශ්‍ය කාලය වන අතර එය උපරිම ෆෝටෝන හඳුනාගැනීමේ අනුපාතය සහ ගතික පරාසයට බලපායි.

SPAD උපාංගවල කාර්ය සාධන ප්‍රශස්තිකරණයේදී, මූලික කාර්ය සාධන පරාමිතීන් අතර සීමාකාරී සම්බන්ධතාවය ප්‍රධාන අභියෝගයකි: නිදසුනක් ලෙස, පික්සල් කුඩාකරණය සෘජුවම PDE දුර්වල වීමට හේතු වන අතර, ප්‍රමාණයේ කුඩාකරණය නිසා ඇතිවන දාර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර සාන්ද්‍රණය DCR හි තියුණු වැඩිවීමක් ද ඇති කරයි. මිය ගිය කාලය අඩු කිරීම පශ්චාත් ආවේග ශබ්දය ඇති කරන අතර කාල කම්පනයේ නිරවද්‍යතාවය පිරිහීමට හේතු වේ. දැන්, අති නවීන විසඳුම DTI/ ආරක්ෂණ ලූපය (හරස් කතා මර්දනය කිරීම සහ DCR අඩු කිරීම), පික්සල් දෘශ්‍ය ප්‍රශස්තිකරණය, නව ද්‍රව්‍ය හඳුන්වාදීම (SiGe හිම කුණාටු ස්ථරය අධෝරක්ත ප්‍රතිචාරය වැඩි දියුණු කිරීම) සහ ත්‍රිමාණ ගොඩගැසූ ක්‍රියාකාරී නිවාදැමීමේ පරිපථ වැනි ක්‍රම හරහා යම් ප්‍රමාණයක සහයෝගී ප්‍රශස්තිකරණයක් ලබා ගෙන ඇත.