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车载激光雷达中的SPAD单光子雪崩二极管探测器技术.docx
资料介绍
车载激光雷达中的SPAD单光子雪崩二极管探测器技术
摘要：SPAD单光子雪崩二极管探测器是激光雷达中实现高灵敏度探测的核心器件，能够探测单个光子级别的回波信号，提升激光雷达的探测距离与精度。本文系统分析了SPAD探测器的技术原理与设计方法，涵盖SPAD工作原理、探测器阵列、读出电路、噪声抑制以及性能指标，深入探讨了SPAD探测器在车载激光雷达量产中的工程实践。
一、引言
在车载激光雷达中，探测器的灵敏度直接影响激光雷达的探测距离与性能。SPAD单光子雪崩二极管探测器能够探测单个光子级别的回波信号，在远距离探测中具有独特的优势。SPAD探测器在Flash激光雷达与单光子激光雷达中应用广泛，是车载激光雷达实现远距离探测的关键技术。2026年，SPAD探测器已在部分高端车载激光雷达中应用，在探测距离与精度方面表现优异。
二、SPAD工作原理
2.1 雪崩倍增
SPAD在反向偏置电压超过击穿电压时，单个光子即可触发雪崩倍增，产生可检测的电流脉冲。SPAD的增益极高，可以探测单个光子。
2.2 淬灭恢复
SPAD在雪崩发生后需要淬灭电路将偏置电压降低，停止雪崩，然后恢复到待检测状态。淬灭恢复时间影响SPAD的最大计数率。
三、探测器阵列
3.1 单点探测器
SPAD单点探测器在早期的激光雷达中应用，通过机械扫描覆盖视场。单点探测器的结构简单，但扫描速度慢。
3.2 阵列探测器
SPAD阵列探测器将多个SPAD集成在单颗芯片上，形成探测器阵列，配合Flash激光雷达使用，不需要机械扫描。阵列探测器的像素数量从几十到几千不等，像素数量越多，空间分辨率越高。
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