[发明专利]一种CMOS SPAD光电器件的等效电路

权利要求书

1.一种CMOS SPAD光电器件的等效电路，所述CMOS SPAD光电器件包括阳极、阴极、P+、N+、N阱、中心N阱及P-衬底，中心N阱和P+之间的区域为雪崩区，其特征在于，所述等效电路包括P+/中心N阱结阻抗、两侧的P+/N阱结阻抗、中心N阱/P衬底结阻抗、焊盘阻抗，所述P+/中心N阱结的阻抗分为倍增区阻抗和漂移区阻抗，电阻Ra、电感La及电阻Rl代表倍增区阻抗，电阻Ra和电感La串联后与电阻Rl并联，Ra、La、电阻Rd、电阻Rs代表漂移区阻抗，电阻Rd的一端和倍增区阻抗的电阻Rl相连接，电阻Rd的另一端和电阻Rs相连接；电阻Rl两端还并联有电容C，电容C代表P+/中心N阱的结电容；

所述两侧的P+/N阱结阻抗包括电容Cp+/n-well和电阻Rp+/n-well，电容Cp+/n-well和电阻Rp+/n-well串联；

所述中心N阱/P衬底结阻抗包括N阱区域电阻R n-well/ p-sub、中心N阱/P衬底结电容Csub1，还包括并联的电容Csub2和电阻Rsub，并联后的电容Csub2和电阻Rsub与中心N阱/P衬底结电容Csub1相连接；

焊盘阻抗Zpad依次与电感Lp1、电阻Rp1相连接，Rp1还分别与电容Cp、电阻Rp+/n-well相连接，焊盘阻抗Zpad还依次与电感Lp2、电阻Rp2相连接，Rp2还分别与电阻Rp+/n-well、电阻Rl、电阻Rp+/n-well相连接，P+/中心N阱结阻抗两端还设置有电流源Ip；

倍增区的交流传导电流相对于交流电压有一个90°的相位延迟。

2.根据权利要求1所述的一种CMOS SPAD光电器件的等效电路，其特征在于，所述电路中的电阻Rp1、电阻Rp2、电感Lp1、电感Lp2、电容Cp为寄生元件阻抗，其中Cp指的是P+电极和N+电极之间的电容；在焊盘阻抗中，Cpad1表示信号焊盘和底部金属层之间的电容，Cpad2和Rpad1是由信号垫到基板的信号泄露引起的，Rpad2和Lpad是由互联线引起的寄生电阻和电感。

3.根据权利要求1所述的一种CMOS SPAD光电器件的等效电路，其特征在于，通过调节P+层的掺杂浓度、中心N阱层的浓度和厚度以及虚拟保护环的宽度，以确定等效电路模型中核心元件La、Ra、Rl、C、Rd、Rs的参数，从而得到等效电路模型的频率响应特性特性曲线，明确影响频率响应带宽的主要因素。