SPAD ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਐੱਸ.ਪੀ.ਏ.ਡੀ.ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਜਦੋਂ SPAD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸੈਂਸਰ ਪਹਿਲੀ ਵਾਰ ਪੇਸ਼ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ, ਤਾਂ ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਘੱਟ-ਰੋਸ਼ਨੀ ਖੋਜ ਦ੍ਰਿਸ਼ਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਸੀ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਅਤੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਨਾਲ,SPAD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਆਟੋਮੋਟਿਵ ਰਾਡਾਰ, ਰੋਬੋਟ, ਅਤੇ ਮਾਨਵ ਰਹਿਤ ਹਵਾਈ ਵਾਹਨਾਂ ਵਰਗੇ ਖਪਤਕਾਰਾਂ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਾਂ ਵਿੱਚ ਸੈਂਸਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵਧਦੀ ਜਾ ਰਹੀ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ, SPAD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸੈਂਸਰ ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਡੂੰਘਾਈ ਧਾਰਨਾ ਅਤੇ ਘੱਟ-ਰੋਸ਼ਨੀ ਇਮੇਜਿੰਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਵਿਕਲਪ ਬਣ ਗਿਆ ਹੈ।

ਪੀਐਨ ਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਰਵਾਇਤੀ ਸੀਐਮਓਐਸ ਚਿੱਤਰ ਸੈਂਸਰਾਂ (ਸੀਆਈਐਸ) ਦੇ ਉਲਟ, ਐਸਪੀਏਡੀ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਮੁੱਖ ਬਣਤਰ ਗੀਗਰ ਮੋਡ ਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਇੱਕ ਐਵਲੈੰਥ ਡਾਇਓਡ ਹੈ। ਭੌਤਿਕ ਵਿਧੀਆਂ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਤੋਂ, ਐਸਪੀਏਡੀ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਗੁੰਝਲਤਾ ਪੀਐਨ ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਨਾਲੋਂ ਕਾਫ਼ੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇਸ ਤੱਥ ਵਿੱਚ ਝਲਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਉੱਚ ਰਿਵਰਸ ਬਾਈਸ ਦੇ ਅਧੀਨ, ਇਹ ਅਸੰਤੁਲਿਤ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦੇ ਟੀਕੇ, ਥਰਮਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ, ਅਤੇ ਨੁਕਸ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਸਹਾਇਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਸੁਰੰਗ ਕਰੰਟ ਵਰਗੀਆਂ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਦੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸੰਭਾਵਨਾ ਰੱਖਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਇਸਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ, ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਅਤੇ ਸਰਕਟ ਆਰਕੀਟੈਕਚਰ ਪੱਧਰਾਂ 'ਤੇ ਗੰਭੀਰ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ।

ਦੇ ਆਮ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਮਾਪਦੰਡSPAD ਐਵਲੈਂਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਪਿਕਸਲ ਸਾਈਜ਼ (ਪਿਕਸਲ ਸਾਈਜ਼), ਡਾਰਕ ਕਾਊਂਟ ਸ਼ੋਰ (DCR), ਲਾਈਟ ਡਿਟੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰੋਬੇਬਿਲਟੀ (PDE), ਡੈੱਡ ਟਾਈਮ (ਡੈੱਡਟਾਈਮ), ਅਤੇ ਰਿਸਪਾਂਸ ਟਾਈਮ (ਰਿਸਪਾਂਸ ਟਾਈਮ) ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਇਹ ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ SPAD ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਡਾਰਕ ਕਾਊਂਟ ਰੇਟ (DCR) ਡਿਟੈਕਟਰ ਸ਼ੋਰ ਨੂੰ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਹੈ, ਅਤੇ SPAD ਨੂੰ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਬ੍ਰੇਕਡਾਊਨ ਤੋਂ ਉੱਚਾ ਪੱਖਪਾਤ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਲਾਈਟ ਡਿਟੈਕਸ਼ਨ (PDE) ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ SPAD ਦੀ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੀ ਹੈ।ਐਵਲੈਂਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦੀ ਤੀਬਰਤਾ ਅਤੇ ਵੰਡ ਤੋਂ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਡੈੱਡਟਾਈਮ SPAD ਨੂੰ ਟਰਿੱਗਰ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਆਪਣੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਵਾਪਸ ਜਾਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦਾ ਸਮਾਂ ਹੈ, ਜੋ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਫੋਟੋਨ ਖੋਜ ਦਰ ਅਤੇ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਰੇਂਜ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।

SPAD ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਅਨੁਕੂਲਨ ਵਿੱਚ, ਕੋਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਵਿੱਚ ਰੁਕਾਵਟ ਸਬੰਧ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਚੁਣੌਤੀ ਹੈ: ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਪਿਕਸਲ ਮਿਨੀਐਚੁਰਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ PDE ਐਟੇਨਿਊਏਸ਼ਨ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਆਕਾਰ ਮਿਨੀਐਚੁਰਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਕਾਰਨ ਕਿਨਾਰੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡਾਂ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਵੀ DCR ਵਿੱਚ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਾਧਾ ਕਰੇਗੀ। ਡੈੱਡ ਟਾਈਮ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਨਾਲ ਪੋਸਟ-ਇੰਪਲਸ ਸ਼ੋਰ ਪੈਦਾ ਹੋਵੇਗਾ ਅਤੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਝਟਕੇ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਵਿਗੜ ਜਾਵੇਗੀ। ਹੁਣ, ਅਤਿ-ਆਧੁਨਿਕ ਹੱਲ ਨੇ DTI/ ਸੁਰੱਖਿਆ ਲੂਪ (ਕ੍ਰਾਸਸਟਾਲਕ ਨੂੰ ਦਬਾਉਣਾ ਅਤੇ DCR ਨੂੰ ਘਟਾਉਣਾ), ਪਿਕਸਲ ਆਪਟੀਕਲ ਓਪਟੀਮਾਈਜੇਸ਼ਨ, ਨਵੀਂ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ (SiGe ਐਵਲੈੰਥ ਲੇਅਰ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣਾ), ਅਤੇ ਤਿੰਨ-ਅਯਾਮੀ ਸਟੈਕਡ ਐਕਟਿਵ ਕੁਐਂਚਿੰਗ ਸਰਕਟਾਂ ਵਰਗੇ ਤਰੀਕਿਆਂ ਰਾਹੀਂ ਸਹਿਯੋਗੀ ਅਨੁਕੂਲਨ ਦੀ ਇੱਕ ਖਾਸ ਡਿਗਰੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਹੈ।