ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺហ្វូតុងតែមួយបានបំបែកឧបសគ្គប្រសិទ្ធភាព 80%
ហ្វូតុងតែមួយឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិស័យហ្វូតូនិកកង់ទិច និងការថតរូបភាពហ្វូតុងតែមួយ ដោយសារតែគុណសម្បត្តិបង្រួម និងតម្លៃទាបរបស់វា ប៉ុន្តែពួកវាត្រូវប្រឈមមុខនឹងឧបសគ្គបច្ចេកទេសដូចខាងក្រោម។
ដែនកំណត់បច្ចេកទេសបច្ចុប្បន្ន
១.CMOS និង SPAD ភ្ជាប់ស្តើង៖ ទោះបីជាពួកវាមានការរួមបញ្ចូលគ្នាខ្ពស់ និងការរំខានពេលវេលាទាបក៏ដោយ ស្រទាប់ស្រូបយកគឺស្តើង (មីក្រូម៉ែត្រមួយចំនួន) ហើយ PDE មានកំណត់នៅក្នុងតំបន់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិត ដោយមានត្រឹមតែប្រហែល 32% ប៉ុណ្ណោះនៅ 850 nm។
២. SPAD ចំណុចប្រសព្វក្រាស់៖ វាមានស្រទាប់ស្រូបយកកម្រាស់រាប់សិបមីក្រូម៉ែត្រ។ ផលិតផលពាណិជ្ជកម្មមាន PDE ប្រហែល 70% នៅ 780 nm ប៉ុន្តែការទម្លុះ 80% គឺជាការលំបាកខ្លាំងណាស់។
៣. អានដែនកំណត់សៀគ្វី៖ SPAD ដែលមានចំណុចប្រសព្វក្រាស់តម្រូវឱ្យមានវ៉ុលលើស 30V ដើម្បីធានាបាននូវប្រូបាប៊ីលីតេខ្ពស់នៃការរអិលបាក់ដី។ សូម្បីតែជាមួយនឹងវ៉ុលពន្លត់ 68V នៅក្នុងសៀគ្វីប្រពៃណីក៏ដោយ PDE អាចត្រូវបានបង្កើនដល់ 75.1% ប៉ុណ្ណោះ។
ដំណោះស្រាយ
បង្កើនប្រសិទ្ធភាពរចនាសម្ព័ន្ធស៊ីមីកុងដុកទ័ររបស់ SPAD។ ការរចនាដែលមានពន្លឺខាងក្រោយ៖ ហ្វូតុងដែលកើតឡើងរលួយជាលំដាប់នៅក្នុងស៊ីលីកុន។ រចនាសម្ព័ន្ធដែលមានពន្លឺខាងក្រោយធានាថាហ្វូតុងភាគច្រើនត្រូវបានស្រូបយកនៅក្នុងស្រទាប់ស្រូបយក ហើយអេឡិចត្រុងដែលបង្កើតត្រូវបានចាក់ចូលទៅក្នុងតំបន់ avalanche។ ដោយសារតែអត្រាអ៊ីយ៉ូដនៃអេឡិចត្រុងនៅក្នុងស៊ីលីកុនខ្ពស់ជាងអត្រាអ៊ីយ៉ូដនៃរន្ធ ការចាក់អេឡិចត្រុងផ្តល់នូវប្រូបាប៊ីលីតេខ្ពស់នៃការ avalanche។ តំបន់ avalanche សំណងដូប៖ ដោយប្រើដំណើរការសាយភាយជាបន្តបន្ទាប់នៃបូរ៉ុន និងផូស្វ័រ ដូបរាក់ត្រូវបានផ្តល់សំណងដើម្បីប្រមូលផ្តុំវាលអគ្គិសនីនៅក្នុងតំបន់ជ្រៅជាមួយនឹងពិការភាពគ្រីស្តាល់តិចជាងមុន ដែលកាត់បន្ថយសំឡេងរំខានដូចជា DCR ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
2. សៀគ្វីអានលទ្ធផលដំណើរការខ្ពស់។ ការពន្លត់ប្រេកង់ខ្ពស់ 50V ការផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពលឿន; ប្រតិបត្តិការពហុម៉ូឌុល៖ ដោយការរួមបញ្ចូលគ្នានូវសញ្ញា QUENCHING និង RESET ការគ្រប់គ្រង FPGA ការប្តូរដែលអាចបត់បែនបានរវាងប្រតិបត្តិការសេរី (ឧបករណ៍បង្កសញ្ញា) ច្រកទ្វារ (ដ្រាយ GATE ខាងក្រៅ) និងរបៀបកូនកាត់ត្រូវបានសម្រេច។
៣. ការរៀបចំឧបករណ៍ និងការវេចខ្ចប់។ ដំណើរការបន្ទះ SPAD ត្រូវបានអនុម័ត ជាមួយនឹងកញ្ចប់រាងដូចមេអំបៅ។ SPAD ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម AlN ហើយត្រូវបានដំឡើងបញ្ឈរនៅលើឧបករណ៍ត្រជាក់កម្ដៅ (TEC) ហើយការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពត្រូវបានសម្រេចតាមរយៈទែរមីស្ទ័រ។ សរសៃអុបទិកពហុម៉ូដត្រូវបានតម្រឹមយ៉ាងច្បាស់លាស់ជាមួយចំណុចកណ្តាល SPAD ដើម្បីសម្រេចបាននូវការភ្ជាប់ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
៤. ការក្រិតតាមខ្នាតដំណើរការ។ ការក្រិតតាមខ្នាតត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើឌីយ៉ូតឡាស៊ែរជីពចរ picosecond 785 nm (100 kHz) និងឧបករណ៍បម្លែងពេលវេលា-ឌីជីថល (TDC, គុណភាពបង្ហាញ 10 ps)។
សេចក្តីសង្ខេប
តាមរយៈការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវរចនាសម្ព័ន្ធ SPAD (ចំណុចប្រសព្វក្រាស់ បំភ្លឺពីក្រោយ សំណងដូពីង) និងការច្នៃប្រឌិតសៀគ្វីពន្លត់ 50 V ការសិក្សានេះបានជំរុញ PDE របស់ឧបករណ៍ចាប់ហ្វូតុងតែមួយដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនដោយជោគជ័យដល់កម្ពស់ថ្មី 84.4%។ បើប្រៀបធៀបជាមួយផលិតផលពាណិជ្ជកម្ម ការអនុវត្តដ៏ទូលំទូលាយរបស់វាត្រូវបានបង្កើនយ៉ាងខ្លាំង ដោយផ្តល់នូវដំណោះស្រាយជាក់ស្តែងសម្រាប់កម្មវិធីដូចជាការទំនាក់ទំនងកង់ទិច ការគណនាកង់ទិច និងការថតរូបភាពដែលមានភាពរសើបខ្ពស់ ដែលតម្រូវឱ្យមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់បំផុត និងប្រតិបត្តិការដែលអាចបត់បែនបាន។ ការងារនេះបានដាក់គ្រឹះរឹងមាំសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍបន្ថែមទៀតនៃ...ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាហ្វូតុងតែមួយបច្ចេកវិទ្យា។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៨ ខែតុលា ឆ្នាំ ២០២៥