SPADឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalanche photodetector តែមួយ
នៅពេលដែលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា SPAD photodetector ត្រូវបានណែនាំជាលើកដំបូង ពួកវាត្រូវបានប្រើជាចម្បងនៅក្នុងសេណារីយ៉ូនៃការរកឃើញពន្លឺតិច។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងការវិវត្តន៍នៃការសម្តែងរបស់ពួកគេ និងការអភិវឌ្ឍន៍តម្រូវការឈុតឆាក។ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព SPADឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានអនុវត្តកាន់តែខ្លាំងឡើងនៅក្នុងសេណារីយ៉ូអ្នកប្រើប្រាស់ដូចជា រ៉ាដារថយន្ត មនុស្សយន្ត និងយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក។ ដោយសារភាពរសើបខ្ពស់ និងលក្ខណៈសំលេងរំខានទាប ឧបករណ៏ចាប់រូបភាព SPAD បានក្លាយជាជម្រើសដ៏ល្អមួយសម្រាប់ការសម្រេចបាននូវជម្រៅនៃការយល់ឃើញដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងរូបភាពដែលមានពន្លឺតិច។
មិនដូចឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបភាព CMOS ប្រពៃណី (CIS) ដោយផ្អែកលើ PN junctions រចនាសម្ព័ន្ធស្នូលនៃ SPAD photodetector គឺជា diode avalanche ដំណើរការនៅក្នុងរបៀប Geiger ។ តាមទស្សនៈនៃយន្តការរូបវន្ត ភាពស្មុគស្មាញនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព SPAD គឺខ្ពស់ជាងឧបករណ៍ PN junction យ៉ាងខ្លាំង។ នេះត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងជាចម្បងនៅក្នុងការពិតដែលថានៅក្រោមការលំអៀងបញ្ច្រាសខ្ពស់វាទំនងជាបណ្តាលឱ្យមានបញ្ហាដូចជាការចាក់នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនដែលមិនមានតុល្យភាព, ឥទ្ធិពលអេឡិចត្រុងកម្ដៅ, និងចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីដែលបានជួយដោយរដ្ឋពិការ។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យវាប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាធ្ងន់ធ្ងរនៅកម្រិតនៃការរចនា ដំណើរការ និងកម្រិតស្ថាបត្យកម្មសៀគ្វី។
ប៉ារ៉ាម៉ែត្រប្រតិបត្តិការទូទៅនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព SPAD avalancheរួមមានទំហំភីកសែល (ទំហំភីកសែល) សំឡេងរំខានចំនួនងងឹត (DCR) ប្រូបាប៊ីលីតេនៃការរកឃើញពន្លឺ (PDE) ពេលវេលាស្លាប់ (ពេលវេលាស្លាប់) និងពេលវេលាឆ្លើយតប (ពេលវេលាឆ្លើយតប)។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងនេះជះឥទ្ធិពលដោយផ្ទាល់ទៅលើដំណើរការនៃ SPAD avalanche photodetector។ ឧទាហរណ៍ អត្រារាប់ងងឹត (DCR) គឺជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់សម្រាប់កំណត់សំឡេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ហើយ SPAD ត្រូវការរក្សាភាពលំអៀងខ្ពស់ជាងការបំបែកដើម្បីដំណើរការជាឧបករណ៍ចាប់រូបថតតែមួយ។ ប្រូបាប៊ីលីតេនៃការរកឃើញពន្លឺ (PDE) កំណត់ភាពប្រែប្រួលនៃ SPADឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalancheហើយត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយអាំងតង់ស៊ីតេ និងការចែកចាយនៃវាលអគ្គីសនី។ លើសពីនេះ DeadTime គឺជាពេលវេលាដែលត្រូវការសម្រាប់ SPAD ដើម្បីត្រឡប់ទៅស្ថានភាពដំបូងរបស់វាវិញ បន្ទាប់ពីត្រូវបានកេះ ដែលប៉ះពាល់ដល់អត្រាអតិបរមានៃការរកឃើញ photon និងជួរថាមវន្ត។
នៅក្នុងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍ SPAD ទំនាក់ទំនងកំហិតក្នុងចំណោមប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការស្នូលគឺជាបញ្ហាប្រឈមចម្បងមួយ៖ ឧទាហរណ៍ ការបង្រួមទំហំតូចរបស់ភីកសែលនាំឱ្យ PDE attenuation ដោយផ្ទាល់ ហើយការប្រមូលផ្តុំនៃវាលអគ្គិសនីគែមដែលបណ្តាលមកពីការបង្រួមទំហំតូចក៏នឹងបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុង DCR ផងដែរ។ ការកាត់បន្ថយពេលវេលាស្លាប់នឹងធ្វើឱ្យមានសំលេងរំខានក្រោយការបំផុសគំនិត និងធ្វើឱ្យភាពត្រឹមត្រូវនៃការកន្ត្រាក់ពេលវេលាកាន់តែយ៉ាប់យ៉ឺន។ ឥឡូវនេះ ដំណោះស្រាយឈានមុខគេសម្រេចបានកម្រិតជាក់លាក់នៃការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសហការគ្នាតាមរយៈវិធីសាស្រ្តដូចជា DTI / រង្វិលជុំការពារ (ការទប់ស្កាត់ការនិយាយឆ្លង និងកាត់បន្ថយ DCR), ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពអុបទិកភីកសែល ការណែនាំនៃសម្ភារៈថ្មី (ស្រទាប់ avalanche របស់ SiGe បង្កើនការឆ្លើយតបអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ) និងសៀគ្វីពន្លត់សកម្មបីវិមាត្រ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី២៣ ខែកក្កដា ឆ្នាំ២០២៥