ເຄື່ອງກວດຈັບແສງໂຟຕອນດຽວໄດ້ທະລຸຜ່ານຈຸດຈຳກັດດ້ານປະສິດທິພາບ 80%
ໂຟຕອນດ່ຽວເຄື່ອງກວດຈັບແສງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດໂຟໂຕນິກຄວອນຕຳ ແລະ ການຖ່າຍພາບໂຟຕອນດຽວ ເນື່ອງຈາກມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ກະທັດຮັດ ແລະ ລາຄາຖືກ, ແຕ່ພວກມັນປະເຊີນກັບຂໍ້ຈຳກັດທາງດ້ານເຕັກນິກດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້.
ຂໍ້ຈຳກັດທາງດ້ານເຕັກນິກໃນປະຈຸບັນ
1.CMOS ແລະ SPAD ແບບບາງ: ເຖິງແມ່ນວ່າພວກມັນມີການເຊື່ອມໂຍງສູງ ແລະ ມີການສັ່ນສະເທືອນຂອງເວລາຕ່ຳ, ແຕ່ຊັ້ນດູດຊຶມແມ່ນບາງ (ສອງສາມໄມໂຄຣແມັດ), ແລະ PDE ແມ່ນມີຂໍ້ຈຳກັດຢູ່ໃນພາກພື້ນໃກ້ອິນຟາເຣດ, ໂດຍມີພຽງແຕ່ປະມານ 32% ຢູ່ທີ່ 850 nm.
2. SPAD ແບບຕໍ່ເນື່ອງໜາ: ມັນມີຊັ້ນດູດຊຶມໜາຫຼາຍສິບໄມໂຄຣແມັດ. ຜະລິດຕະພັນທາງການຄ້າມີ PDE ປະມານ 70% ທີ່ 780 nm, ແຕ່ການທະລຸຜ່ານ 80% ແມ່ນເປັນສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍ.
3. ອ່ານຂໍ້ຈຳກັດຂອງວົງຈອນ: SPAD ແບບ thick-junction ຕ້ອງການແຮງດັນ overbias ຫຼາຍກວ່າ 30V ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ສູງທີ່ຈະເກີດຫິມະຖະຫຼົ່ມ. ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີແຮງດັນດັບເພີງ 68V ໃນວົງຈອນແບບດັ້ງເດີມ, PDE ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້ພຽງແຕ່ 75.1% ເທົ່ານັ້ນ.
ວິທີແກ້ໄຂ
ເພີ່ມປະສິດທິພາບໂຄງສ້າງເຄິ່ງຕົວນຳຂອງ SPAD. ການອອກແບບທີ່ມີແສງສະຫວ່າງຈາກທາງຫຼັງ: ໂຟຕອນທີ່ເກີດການກະທົບກັນຈະເສື່ອມສະພາບຢ່າງໄວວາໃນຊິລິກອນ. ໂຄງສ້າງທີ່ມີແສງສະຫວ່າງຈາກທາງຫຼັງຮັບປະກັນວ່າໂຟຕອນສ່ວນໃຫຍ່ຖືກດູດຊຶມໃນຊັ້ນດູດຊຶມ, ແລະເອເລັກຕຣອນທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈະຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນພາກພື້ນ avalanche. ເນື່ອງຈາກອັດຕາການໄອອອນໄນເຊຊັນຂອງເອເລັກຕຣອນໃນຊິລິກອນສູງກວ່າຂອງຮູ, ການສີດເອເລັກຕຣອນໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ສູງຂອງການ avalanche. ການຊົດເຊີຍການໂດບໃນພາກພື້ນ avalanche: ໂດຍການນໍາໃຊ້ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງໂບຣອນແລະຟອສຟໍຣັດ, ການໂດບຕື້ນຈະຖືກຊົດເຊີຍເພື່ອເຮັດໃຫ້ສະໜາມໄຟຟ້າເຂັ້ມຂຸ້ນໃນພາກພື້ນເລິກມີຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງຜລຶກໜ້ອຍລົງ, ຫຼຸດຜ່ອນສຽງລົບກວນເຊັ່ນ DCR ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
2. ວົງຈອນອ່ານຜົນປະສິດທິພາບສູງ. ການດັບໄຟແບບແອມພລິຈູດສູງ 50V ການຫັນປ່ຽນສະຖານະໄວ; ການເຮັດວຽກຫຼາຍຮູບແບບ: ໂດຍການລວມສັນຍານ QUENCHING ແລະ RESET ການຄວບຄຸມ FPGA, ການສະຫຼັບທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນລະຫວ່າງການເຮັດວຽກແບບອິດສະຫຼະ (ຕົວກະຕຸ້ນສັນຍານ), gating (ໄດຣຟ GATE ພາຍນອກ), ແລະຮູບແບບປະສົມແມ່ນສາມາດບັນລຸໄດ້.
3. ການກະກຽມອຸປະກອນ ແລະ ການຫຸ້ມຫໍ່. ຂະບວນການແຜ່ນ SPAD ຖືກຮັບຮອງເອົາ, ດ້ວຍການຫຸ້ມຫໍ່ແບບຜີເສື້ອ. SPAD ຖືກຜູກມັດກັບຊັ້ນຮອງ AlN ແລະ ຕິດຕັ້ງຕັ້ງຢູ່ເທິງເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ (TEC), ແລະ ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມແມ່ນບັນລຸໄດ້ຜ່ານເທີມິສເຕີ. ເສັ້ນໄຍແສງຫຼາຍໂໝດແມ່ນຖືກຈັດລຽງຢ່າງແນ່ນອນກັບຈຸດໃຈກາງຂອງ SPAD ເພື່ອໃຫ້ບັນລຸການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີປະສິດທິພາບ.
4. ການປັບທຽບປະສິດທິພາບ. ການປັບທຽບໄດ້ປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ໄດໂອດເລເຊີແບບກຳມະຈອນ picosecond 785 nm (100 kHz) ແລະຕົວແປງເວລາດິຈິຕອນ (TDC, ຄວາມລະອຽດ 10 ps).
ສະຫຼຸບ
ໂດຍການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂຄງສ້າງ SPAD (ຈຸດຕໍ່ໜາ, ແສງຈາກດ້ານຫຼັງ, ການຊົດເຊີຍການໂດບ) ແລະ ການປະດິດສ້າງວົງຈອນດັບໄຟ 50 V, ການສຶກສານີ້ໄດ້ຍູ້ PDE ຂອງເຄື່ອງກວດຈັບໂຟຕອນດ່ຽວທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນໄປສູ່ລະດັບຄວາມສູງໃໝ່ 84.4%. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຜະລິດຕະພັນທາງການຄ້າ, ປະສິດທິພາບທີ່ສົມບູນແບບຂອງມັນໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ສະໜອງວິທີແກ້ໄຂທີ່ເປັນປະໂຫຍດສຳລັບການນຳໃຊ້ເຊັ່ນ: ການສື່ສານຄວອນຕຳ, ການປະມວນຜົນຄວອນຕຳ, ແລະ ການຖ່າຍພາບທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງທີ່ຕ້ອງການປະສິດທິພາບສູງພິເສດ ແລະ ການດຳເນີນງານທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ. ວຽກງານນີ້ໄດ້ວາງພື້ນຖານທີ່ແຂງແກ່ນສຳລັບການພັດທະນາຕໍ່ໄປຂອງຊິລິກອນທີ່ອີງໃສ່ເຄື່ອງກວດຈັບໂຟຕອນດ່ຽວເຕັກໂນໂລຊີ.
ເວລາໂພສ: ຕຸລາ-28-2025