[发明专利]光电二极管阵列、基准电压决定方法及推荐动作电压决定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电二极管阵列、决定施加于该光电二极管阵列的反偏电压的推荐动作电压的推荐动作电压决定方法、及决定用于决定该推荐动作电压的基准电压的基准电压决定方法。

背景技术

已知有包含以盖格模式动作的多个雪崩光电二极管、及相对于各个雪崩光电二极管而串联连接的降压电阻（quenching resistor）的光电二极管阵列(例如，参照专利文献1)。该种光电二极管阵列也如专利文献1中所记载的那样用于光子计数用光半导体元件「MPPC」(注册商标)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-153311号公报

非专利文献1：“MPPC(注册商标)Multi-Pixel Photon Counter技术资料(2009年5月)”，浜松光子学株式会社

发明内容

发明所要解决的问题

如非专利文献1中所记载的那样，在上述光电二极管阵列中，以可获得所期望的增益(倍增率)的方式决定施加于光电二极管阵列的反偏电压的推荐动作电压。一般情况下，推荐动作电压的决定由以下方法进行。

上述光电二极管阵列的倍增率可根据光电二极管阵列检测光子时的输出电荷量算出。该倍增率根据施加于光电二极管阵列的反偏电压而变化。因此，求出根据输出电荷量算出的倍增率成为所期望的值时的反偏电压，并将该反偏电压作为推荐动作电压而决定。

此外，倍增率以如下方式测定。将放大器(例如电荷放大器等)连接于上述光电二极管阵列，自来自放大器的输出而取得输出电荷量的频数分布。输出电荷量的频数分布由绘制每单位时间的累计电荷量的分布而获得。在输出电荷量的频数分布中分离地出现多个峰值，相邻的峰值之间隔与检测1个光子的输出电荷量相当。因此，可根据相邻的峰值之间隔而算出倍增率。

然而，上述倍增率的测定方法具有如下所述的问题。

由于上述光电二极管阵列为固体元件，故而会产生因热产生的暗电流的载流子所引起的噪声(暗噪声)。尤其，在上述光电二极管阵列中，由于暗噪声被倍增并且无规则地产生，故而难以区分暗噪声与光子的检测信号。即，难以区分暗噪声的产生频率(暗计数)与检测规定数的光子的频率。因此，在输出电荷量的频数分布中，峰值难于分离地出现，从而难以算出倍增率本身。尤其，在谋求光电二极管阵列的大面积化的情况下，由于暗计数增加，故而倍增率的测定较为困难的问题更加显著。

将放大器连接于光电二极管阵列而将来自光电二极管阵列的输出放大。因此，测定结果较大地受到放大器的特性偏差的影响，故精度良好地算出倍增率较为困难。

因此，在上述推荐动作电压的决定方法中，由于基于从输出电荷量算出的倍增率而决定推荐动作电压，故而难以精度良好且容易地决定推荐动作电压。

本发明的目的在于提供一种可容易且精度良好地决定施加于光电二极管阵列的反偏电压的推荐动作电压及用以决定该推荐动作电压的基准电压的基准电压决定方法及推荐动作电压决定方法、及设定有根据推荐动作电压而决定的倍增率的光电二极管阵列。

解决问题的技术手段

本发明者等人进行调査研究的结果而新发现如下所述的事实。

若对排列有以盖格模式动作的多个雪崩光电二极管并具备一端电连接于多个雪崩光电二极管的各个的降压电阻的光电二极管阵列施加反偏电压，且使该反偏电压变化的情况下，电流-电压特性如下变化。即，在反偏电压成为击穿电压以上之后进入至盖格区域，当雪崩光电二极管开始向盖格模式转移时电流值上升。而且，在使最多的雪崩光电二极管转移至盖格模式的反偏电压，电流相对于反偏电压的变化中出现拐点。这些原因在于多个雪崩光电二极管并列连接的结构、及降压电阻串联连接于各雪崩光电二极管的结构。因此，通过将该拐点的反偏电压设为基准电压，且根据该基准电压设定推荐动作电压，从而可容易且精度良好地决定该推荐动作电压。

基于该事实，本发明的基准电压决定方法，是决定用于决定施加于光电二极管阵列的反偏电压的推荐动作电压的基准电压的基准电压决定方法，该光电二极管阵列具备：以盖格模式动作的多个雪崩光电二极管；及相对于各个雪崩光电二极管串联连接的降压电阻；且使施加于光电二极管阵列的反偏电压变化而测定电流，并将所测定的电流的变化中的拐点处的反偏电压作为基准电压而决定。