[发明专利]单光子雪崩二极管和用于操作单光子雪崩二极管的方法

说明书

本公开涉及单光子雪崩二极管(SPAD)检测器，包括：半导体衬底(1)，其具有体区域(10)；在半导体衬底的体区域处的至少一个SPAD(2)，SPAD具有倍增结区域(20)；以及操作电路(3)，被配置为生成用于将光生载流子从半导体衬底的体区域传输到SPAD的倍增结区域的电传输场。本公开还涉及用于操作SPAD的方法。

技术领域

本公开总体上涉及一种单光子雪崩二极管(SPAD)和一种用于操作单光子雪崩二极管的方法。具体而言，本公开涉及一种电流辅助单光子雪崩二极管(CASPAD)和一种用于操作电流辅助单光子雪崩二极管的方法。

背景技术

通常，众所周知单光子雪崩二极管(也称为SPAD)。典型地，SPAD具有检测入射辐射的p-n结，并且以所谓的盖革模式工作，即，电压显著高于单光子雪崩二极管的击穿电压，也称为雪崩电压。

对于已知的SPAD，光子检测效率的增加可以与暗计数率的增加和时间分辨率的降低中的至少一个相关联。

因此，通常希望提供一种单光子雪崩二极管和一种操作单光子雪崩二极管的方法，其中，光子检测效率的增加对单光子雪崩二极管的暗计数率和时间分辨率只有很小的影响或者甚至没有影响。

发明内容

根据第一方面，本公开提供了一种单光子雪崩二极管检测器(SPAD)，包括：

半导体衬底，其具有体区域；

在半导体衬底的体区域处的至少一个SPAD，所述SPAD具有倍增结区域(junctionmultiplication region)；以及

操作电路，其被配置为生成用于将光生载流子从半导体衬底的体区域传输到SPAD的倍增结区域的电传输场。

根据第二方面，本公开提供了一种用于操作SPAD检测器的方法，所述SPAD检测器包括：

半导体衬底，其具有体区域；以及

在半导体衬底的体区域处的至少一个SPAD，所述SPAD具有倍增结区域；

所述方法包括：

生成用于将光生载流子从半导体衬底的体区域传输到SPAD的倍增结区域的电传输场。

根据第三方面，本公开提供了一种飞行时间深度感测系统，包括：光源；以及根据第一方面的单光子雪崩二极管(SPAD)检测器。

在从属权利要求、附图和以下描述中阐述了进一步的方面。

附图说明

参考附图通过示例的方式解释实施方式，其中：

图1示出雪崩光电检测器的一般示例；

图2a示出了用于在盖革模式下操作雪崩光电检测器的电路；

图2b示出了用于在雪崩模式下操作雪崩光电检测器的电路；

图3示出了根据第一实施方式的SPAD检测器的示意性剖视图；

图4示出了根据第一实施方式的SPAD检测器的示意性平面图；

图5示出了根据第一实施方式的用于操作SPAD检测器的方法的流程图；

图6示出了根据第二实施方式的SPAD检测器的示意性剖视图；

图7示出了根据第二实施方式的SPAD检测器的示意性平面图；

图8示出了根据第三实施方式的SPAD检测器的示意性剖视图；

图9示出了根据第三实施方式的用于操作SPAD检测器的方法的流程图；

图10示出了根据第四实施方式的SPAD检测器的示意性剖视图。