SPADឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាព្រិលធ្លាក់ដែលមានហ្វូតុងតែមួយ
នៅពេលដែលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពន្លឺ SPAD ត្រូវបានណែនាំជាលើកដំបូង ពួកវាត្រូវបានប្រើជាចម្បងនៅក្នុងសេណារីយ៉ូរកឃើញពន្លឺតិច។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងការវិវត្តនៃដំណើរការរបស់ពួកគេ និងការអភិវឌ្ឍនៃតម្រូវការឈុតឆាកឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ SPADឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានអនុវត្តកាន់តែខ្លាំងឡើងនៅក្នុងសេណារីយ៉ូអ្នកប្រើប្រាស់ដូចជារ៉ាដារថយន្ត មនុស្សយន្ត និងយានជំនិះផ្លូវអាកាសគ្មានមនុស្សបើក។ ដោយសារតែភាពរសើបខ្ពស់ និងលក្ខណៈសំឡេងរំខានទាប ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពន្លឺ SPAD បានក្លាយជាជម្រើសដ៏ល្អសម្រាប់សម្រេចបាននូវការយល់ឃើញជម្រៅដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងការថតរូបភាពក្នុងពន្លឺតិច។
មិនដូចឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបភាព CMOS ប្រពៃណី (CIS) ដែលផ្អែកលើចំណុចប្រសព្វ PN ទេ រចនាសម្ព័ន្ធស្នូលនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ SPAD គឺជាឌីយ៉ូត avalanche ដែលដំណើរការក្នុងរបៀប Geiger។ ពីទស្សនៈនៃយន្តការរូបវន្ត ភាពស្មុគស្មាញនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ SPAD គឺខ្ពស់ជាងឧបករណ៍ចំណុចប្រសព្វ PN យ៉ាងខ្លាំង។ នេះត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងជាចម្បងនៅក្នុងការពិតដែលថា ក្រោមភាពលំអៀងបញ្ច្រាសខ្ពស់ វាទំនងជាបង្កបញ្ហាដូចជាការចាក់បញ្ចូលឧបករណ៍ផ្ទុកដែលមិនមានតុល្យភាព ផលប៉ះពាល់អេឡិចត្រុងកម្ដៅ និងចរន្តរូងក្រោមដីដែលមានជំនួយពីស្ថានភាពពិការភាព។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យវាប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមធ្ងន់ធ្ងរនៅកម្រិតរចនា ដំណើរការ និងស្ថាបត្យកម្មសៀគ្វី។
ប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការទូទៅនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់ SPADរួមមានទំហំភីកសែល (ទំហំភីកសែល) សំឡេងរំខានរាប់ងងឹត (DCR) ប្រូបាប៊ីលីតេនៃការរកឃើញពន្លឺ (PDE) ពេលវេលាស្លាប់ (DeadTime) និងពេលវេលាឆ្លើយតប (Response Time)។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងនេះប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើដំណើរការរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ SPAD avalanche។ ឧទាហរណ៍ អត្រារាប់ងងឹត (DCR) គឺជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់សម្រាប់កំណត់សំឡេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ហើយ SPAD ត្រូវរក្សាភាពលំអៀងខ្ពស់ជាងការបំបែកដើម្បីដំណើរការជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាហ្វូតុងតែមួយ។ ប្រូបាប៊ីលីតេនៃការរកឃើញពន្លឺ (PDE) កំណត់ភាពរសើបរបស់ SPAD។ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់ហើយត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយអាំងតង់ស៊ីតេ និងការចែកចាយនៃដែនអគ្គិសនី។ លើសពីនេះ DeadTime គឺជាពេលវេលាដែលត្រូវការសម្រាប់ SPAD ដើម្បីត្រឡប់ទៅសភាពដើមរបស់វាវិញបន្ទាប់ពីត្រូវបានកេះ ដែលប៉ះពាល់ដល់អត្រារកឃើញហ្វូតុងអតិបរមា និងជួរថាមវន្ត។
នៅក្នុងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍ SPAD ទំនាក់ទំនងរឹតត្បិតក្នុងចំណោមប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការស្នូលគឺជាបញ្ហាប្រឈមដ៏ធំមួយ៖ ឧទាហរណ៍ ការបង្រួមភីកសែលនាំឱ្យ PDE ចុះខ្សោយដោយផ្ទាល់ ហើយកំហាប់នៃដែនអគ្គិសនីគែមដែលបណ្តាលមកពីការបង្រួមទំហំក៏នឹងបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃ DCR ផងដែរ។ ការកាត់បន្ថយពេលវេលាស្លាប់នឹងបង្កឱ្យមានសំឡេងរំខានក្រោយការជំរុញ និងធ្វើឱ្យខូចភាពត្រឹមត្រូវនៃការរំខានពេលវេលា។ ឥឡូវនេះ ដំណោះស្រាយទំនើបសម្រេចបានកម្រិតជាក់លាក់នៃការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសហការតាមរយៈវិធីសាស្រ្តដូចជា DTI/ រង្វិលជុំការពារ (ទប់ស្កាត់ការឆ្លងកាត់ និងកាត់បន្ថយ DCR) ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពអុបទិកភីកសែល ការណែនាំសម្ភារៈថ្មី (ស្រទាប់ avalanche បង្កើនការឆ្លើយតបអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ SiGe) និងសៀគ្វីពន្លត់សកម្មបីវិមាត្រដែលដាក់ជាជង់។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៣ ខែកក្កដា ឆ្នាំ ២០២៥