基于反向偏置电压调节的GM-APD线阵接口电路设计

发布时间：2025-06-26 06:47

　　工作在盖革模式（Geiger Mode,GM）下的雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode,APD）具有单光子探测能力,又被称为单光子雪崩光电二极管（Single Photon Avalanche Diode,SPAD）。SPAD凭借探测效率高、体积小、集成度高、维护方便等优点在3D成像、天文探测、光通信等方面得到广泛应用。接口电路是连接SPAD和读出电路（Readout Circuit,ROIC）的桥梁,优化接口电路设计有利于充分发挥探测器性能。在成像领域中为了获得更高的分辨率,SPAD探测器正向着阵列化发展。由于制造工艺的非均匀性不可避免的导致SPAD阵列击穿电压大小存在差异,进而影响阵列探测器性能的一致性。本文对SPAD阵列击穿电压非均匀性问题进行研究,在此基础上从电路角度出发设计基于反向偏置电压调节的GM-APD线阵接口电路。本文利用5bit电阻分压式数模转换器（Digital-to-Analog Converter,DAC）给各个像素提供可选择的阳极电位,通过改变待测模式下SPAD的阳极电位来抵消击穿电压的差异,从而提高SPAD阵列性能的一致性。接口电路利用电阻...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.10比较器检测延时表3.2不同工艺角下比较器的阈值及检测延时

图3.10比较器检测延时表3.2不同工艺角下比较器的阈值及检测延时工艺角ttffssfs值(V)0.250.260.150.248延时(ns)3.1861.7934.9162.585

图3.18二级运放波特图

结果nce中搭建电路图并对其进行仿真验证，如图3.18是设计的两级运放在tt工艺角级运放低频增益为84.2dB，单位增益带宽为25.56MHz，相位裕度为74.2°，系要求。

图3.19灌入电流为1mA时buffer的瞬态响应图

图3.19灌入电流为1mA时buffer的瞬态响应图

图3.20跟随特性仿真线阵应用中，若译码电路的每个数字控制信号都通过外部引脚输入，一个像素需5个管脚，那么N个

图3.19灌入电流为1mA时buffer的瞬态响应图

本文编号：4053333