SPAD 광검출기 센서가 처음 도입되었을 때는 주로 저조도 환경에서 사용되었습니다. 하지만 성능이 향상되고 사용 환경 요구 사항이 다양해짐에 따라,SPAD 광검출기센서는 자동차 레이더, 로봇, 무인 항공기 등과 같은 소비자 환경에 점점 더 많이 적용되고 있습니다. SPAD 광검출기 센서는 높은 감도와 낮은 잡음 특성 덕분에 고정밀 심도 인식 및 저조도 이미징 구현에 이상적인 선택이 되었습니다.
PN 접합 기반의 기존 CMOS 이미지 센서(CIS)와 달리, SPAD 광검출기의 핵심 구조는 가이거 모드로 동작하는 애벌랜치 다이오드입니다. 물리적 메커니즘 측면에서 SPAD 광검출기는 PN 접합 소자보다 훨씬 복잡합니다. 이는 주로 높은 역방향 바이어스 조건에서 불균형 전하 주입, 열전자 효과, 결함 상태에 의한 터널링 전류 등의 문제가 발생하기 쉽다는 점에서 나타납니다. 이러한 특성으로 인해 SPAD 광검출기는 설계, 공정, 회로 구조 측면에서 심각한 어려움에 직면합니다.
일반적인 성능 매개변수SPAD 애벌랜치 광검출기픽셀 크기(Pixel Size), 암전류 잡음(DCR), 광 검출 확률(PDE), 데드 타임(DeadTime), 응답 시간(Response Time) 등이 이러한 매개변수에 포함됩니다. 이 매개변수들은 SPAD 애벌랜치 광검출기의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 암전류 잡음(DCR)은 검출기 잡음을 정의하는 핵심 매개변수이며, SPAD는 단일 광자 검출기로 작동하기 위해 항복 전압보다 높은 바이어스를 유지해야 합니다. 광 검출 확률(PDE)은 SPAD의 감도를 결정합니다.눈사태 광검출기또한, 전기장의 강도와 분포에 영향을 받습니다. 덧붙여, 데드타임은 SPAD가 트리거된 후 초기 상태로 복귀하는 데 필요한 시간으로, 최대 광자 검출률과 동적 범위에 영향을 미칩니다.
SPAD 소자의 성능 최적화에서 핵심 성능 매개변수 간의 제약 관계는 주요 과제입니다. 예를 들어, 픽셀 소형화는 PDE 감쇠를 직접적으로 유발하고, 크기 소형화로 인한 에지 전기장 집중은 DCR의 급격한 증가를 초래합니다. 데드 타임을 줄이면 임펄스 후 잡음이 발생하고 시간 지터의 정확도가 저하됩니다. 현재 최첨단 솔루션은 DTI/보호 루프(크로스토크 억제 및 DCR 감소), 픽셀 광학 최적화, 신소재 도입(적외선 응답을 향상시키는 SiGe 애벌랜치 층), 3차원 적층형 능동 퀀칭 회로와 같은 방법을 통해 일정 수준의 협력적 최적화를 달성했습니다.
게시 시간: 2025년 7월 23일