SPADfotoi bakarreko elur-jausien fotodetektagailua
SPAD fotodetektagailu sentsoreak lehen aldiz aurkeztu zirenean, batez ere argi gutxiko detekzio egoeretan erabiltzen ziren. Hala ere, haien errendimenduaren bilakaerarekin eta eszenaren eskakizunen garapenarekin,SPAD fotodetektagailuaSentsoreak gero eta gehiago erabiltzen dira kontsumo-eszenatokietan, hala nola automobilgintzako radarretan, robotetan eta tripulatu gabeko aireko ibilgailuetan. Bere sentikortasun handiari eta zarata txikiari esker, SPAD fotodetektagailu sentsorea aukera aproposa bihurtu da sakontasun-pertzepzio zehatza eta argi gutxiko irudiak lortzeko.
PN junturaetan oinarritutako CMOS irudi-sentsore (CIS) tradizionalen aldean, SPAD fotodetektagailuaren egitura nagusia Geiger moduan funtzionatzen duen elur-jausi diodo bat da. Mekanismo fisikoen ikuspegitik, SPAD fotodetektagailuaren konplexutasuna PN juntura gailuena baino nabarmen handiagoa da. Hori batez ere islatzen da alderantzizko polarizazio handia dagoenean, arazoak sortzeko aukera gehiago duela, hala nola, desorekatuta dauden eramaileen injekzioa, elektroi efektu termikoak eta akats egoerek lagundutako tunel korronteak. Ezaugarri hauek erronka larriei aurre egin behar diete diseinu, prozesu eta zirkuitu arkitektura mailetan.
Ohiko errendimendu-parametroakSPAD elur-jausien fotodetektagailuaPixelen Tamaina (Pixel Size), iluntasun-kontaketaren zarata (DCR), argiaren detekzio-probabilitatea (PDE), Denbora Hila (DeadTime) eta Erantzun-denbora (Response Time) barne hartzen dituzte. Parametro hauek zuzenean eragiten diote SPAD elur-jausien fotodetektagailuaren errendimenduari. Adibidez, iluntasun-kontaketaren tasa (DCR) detektagailuaren zarata definitzeko parametro gakoa da, eta SPADak matxura baino alborapen handiagoa mantendu behar du fotoi bakarreko detektagailu gisa funtzionatzeko. Argiaren detekzio-probabilitateak (PDE) SPADaren sentikortasuna zehazten du.elur-jausien fotodetektagailuaeta eremu elektrikoaren intentsitateak eta banaketak eragiten diote. Gainera, DeadTime SPAD-ak aktibatu ondoren hasierako egoerara itzultzeko behar duen denbora da, eta horrek fotoien detekzio-tasa maximoan eta tarte dinamikoan eragiten du.
SPAD gailuen errendimenduaren optimizazioan, nukleoaren errendimendu-parametroen arteko murrizketa-erlazioa erronka handia da: adibidez, pixelen miniaturizazioak zuzenean PDE atenuazioa dakar, eta tamainaren miniaturizazioak eragindako ertz-eremu elektrikoen kontzentrazioak DCR-ren igoera nabarmena ere eragingo du. Denbora hila murrizteak bulkada osteko zarata sortuko du eta denbora-dardaraketaren zehaztasuna hondatuko du. Orain, punta-puntako irtenbide honek lankidetza-optimizazio maila jakin bat lortu du DTI/babes-begizta (gurutzadura kentzea eta DCR murriztea), pixelen optimizazio optikoa, material berriak sartzea (SiGe elur-jausi geruzak infragorri-erantzuna hobetzen du) eta hiru dimentsioko pilatutako itzaltze-zirkuitu aktiboen bidez.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 23