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SPAD阵列技术概述
资料介绍
1. 技术定义与基本原理
单光子雪崩二极管（Single-Photon Avalanche Diode, SPAD）阵列是由多个SPAD单元集成的光电探测阵列，具备单光子级灵敏度的成像能力。其核心工作原理基于盖革模式（Geiger Mode）下的雪崩倍增效应：当反向偏压超过PN结击穿电压时，单个光子激发的载流子会触发自持式雪崩效应，产生可探测的电流脉冲。
SPAD阵列通过以下关键技术实现单光子探测：
· 淬灭电路：雪崩触发后迅速降低偏压以终止雪崩，典型响应时间<1ns
· 时间数字转换（TDC）：记录光子到达时间，精度可达皮秒级
· 像素级集成：每个单元独立配置淬灭电路与读出电路
3. 制造工艺与技术挑战
3.1 主流制造工艺
当前SPAD阵列主要基于以下半导体工艺实现：
· CMOS工艺：主流技术路径，支持像素级电路集成，代表产品如Teledyne e2v的EV76C660
· SiGe工艺：提升近红外波段响应，适用于900-1550nm探测
· III-V族化合物：InGaAs/InP材料体系，实现1.5μm波段单光子探测
3.2 关键技术瓶颈
· 串扰抑制：相邻像素雪崩产生的电荷扩散导致错误计数
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