单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)是一种具有单光子探测能力的光电器件,能够用光速实现距离测量,达到微秒级测量时间及亚毫米测量精度,同时它能以光子计数的方式进行图像采集,实现夜视成像或高速成像,是新一代单光子感知芯片的核心器件。
虽然传统的光敏探测器、光电二极管和许多雪崩光电二极管在量子效率方面有较高的灵敏度,但SPAD的优势在于, 接收弱光信号时, 有较高的信噪比弱光信号一般来自微弱的发光源,例如小颗粒、低透射样品,或者在高速下扫描成像。 除了在检测弱光信号时表现出高信噪比(SNR)之外,SPAD 在测量事件时间时也特别的精确(<150ps), 这归功于它们强大的电荷倍增增益。以上这些特点使得SPADs探测器在激光雷达(LiDAR)、长距离光纤通信、正电子断层摄影和粒子物理等领域中具有广泛的应用前景。另外还可以用于激光对焦、微光成像和荧光分析等领域。
工作原理:
工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(APD)可以探测单光子。将APD反向偏振到击穿电压之上(图1(a)的点A)可达到单光子灵敏度。APD将保持在亚稳态,直至一个光子到达产生雪崩(点B)。雪崩通过APD内部的有源抑制电路抑制(点C),使得偏置电压低于击穿电压(图1(a)中标记为VBR)。 当在SPAD两端施加更高的反向偏置电压(反偏电压大于击穿电压)时,器件内部耗尽区内拥有极高场强,此时光子进入SPAD内部,并产生一个光电子后,利用电离碰撞(雪崩击穿)的效应,可以获得大约100倍的内部电流增益,进而引发雪崩倍增效应。这时候的电流就会非常大,能够很轻易的被电路侦测到。在制程上,透过掺杂技术的不同,可以让SPAD允许施加更高的电压而不会被击穿,从而获得更大的增益。
图1:(a)以盖革模式工作的雪崩光电二极管的电流电压特性(b)雪崩倍增效应原理图
产品特点:
- 高增益,可达106以上
- 极微弱紫外信号快速测量
- 响应速度快,可达纳秒量级
- 暗电流小,暗计数率低
- TO封装方式
- 姓名: 周工
- 电话: 19129907021
- 邮箱: detector@dimension-labs.com
微信:
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紫外单光子探测器
Dimension-Labs推出的紫外雪崩光电探测器(APDs)在单光子探测模式(Geiger模式)下具有极高的增益,增益可达到6个数量级以上,能实现对极微弱紫外信号的快速测量,具有纳秒量级的响应速度,在电力检测、生物荧光、紫外通讯等许多应用领域具有重要的作用。
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