[发明专利]用于测量击穿电压的装置、设备及方法

说明书

本发明提供一种用于测量击穿电压的装置、设备及方法。该装置包括受控电压源、电流检测电路和处理电路。受控电压源的输出端连接传感器单元的输入端，受控电压源用于为传感器单元提供一系列测试偏置电压。电流检测电路的输入端连接传感器单元的输出端，电流检测电路用于检测传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号。处理电路的输入端连接电流检测电路的输出端，处理电路的输出端连接受控电压源的输入端，处理电路用于控制受控电压源提供一系列测试偏置电压，基于检测信号计算与一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于一系列测试偏置电压和暗电流确定传感器单元的击穿电压。本发明可以快速、准确、高效地确定传感器单元的击穿电压。

技术领域

本发明涉及电路领域，具体地，涉及一种用于测量击穿电压的装置、设备及方法。

背景技术

在高能光子(X射线、伽玛光子等)测量系统中，经常采用诸如硅光电倍增管(Silicon Photomultipliers，SiPM)的光电传感器。SiPM是一种基于硅的光电传感器。SiPM由边长10～100微米左右的小的传感器微元(cell)组成。每个传感器微元都是工作在盖革(Geiger)模式下的雪崩式光电二极管。每个传感器微元每次都只能检测一个可见光子。成百上千的传感器微元组成传感器单元(pixel)。传感器单元的尺寸通常为1平方毫米至几十平方毫米。很多传感器单元组合在一起，又可以组成更大的传感器阵列(例如16x 16个3毫米x 3毫米的传感器单元组成的阵列)。SiPM阵列和闪烁晶体阵列通过光导层耦合在一起，就构成了基于SiPM的前端检测器。基于SiPM的前端检测器广泛应用于高能光子的检测。相比于传统的光电倍增管(Photomultipliers，PMT)，SiPM具有尺寸小、偏置电压低、时间分辨率高、与核磁共振(MRI)磁场兼容等优点。SiPM的一个缺点是其增益受温度影响较大。SiPM增益的变化，对基于SiPM的前端检测器的许多性能有很大影响，并且会影响高能光子的测量结果。本领域技术人员已知的是，传感器单元的增益通常正比于其偏置过压，并且偏置过压等于偏置电压与击穿电压之差。由于偏置电压通常是已知的，因此如果测量出传感器单元的击穿电压，则可以获知其增益变化情况，并且可以进一步对增益变化进行补偿。

因此，需要提供一种用于测量击穿电压的装置，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于测量击穿电压的装置。该装置包括受控电压源、电流检测电路和处理电路。受控电压源的输出端连接传感器单元的输入端，受控电压源用于为传感器单元提供一系列测试偏置电压。电流检测电路的输入端连接传感器单元的输出端，电流检测电路用于检测传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号。处理电路的输入端连接电流检测电路的输出端，处理电路的输出端连接受控电压源的输入端，处理电路用于控制受控电压源提供一系列测试偏置电压，基于检测信号计算与一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于一系列测试偏置电压和暗电流确定传感器单元的击穿电压。

根据本发明另一方面，提供一种用于测量击穿电压的设备。该设备包括与传感器阵列中的多个传感器单元一一对应的多个如上所述的用于测量击穿电压的装置。

根据本发明另一方面，提供一种用于测量击穿电压的设备。该设备包括受控电压源、电压控制电路、与传感器阵列中的多个传感器单元一一对应的多个电流检测电路和多个处理电路，其中：受控电压源的输出端分别连接多个传感器单元的输入端，受控电压源用于为多个传感器单元提供一系列测试偏置电压；电压控制电路的输出端连接受控电压源的输入端，电压控制电路用于控制受控电压源提供一系列测试偏置电压；多个电流检测电路中的每一个的输入端连接对应传感器单元的输出端，多个电流检测电路中的每一个用于检测对应传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号；多个处理电路中的每一个的输入端连接电流检测电路的输出端和电压控制电路的输出端，多个处理电路中的每一个用于基于检测信号计算与一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于一系列测试偏置电压和暗电流确定对应传感器单元的击穿电压。