一种用于自由运转SPAD的高速淬灭电路设计

作者：李云铎; 叶联华; 刘煦; 黄松垒; 黄张成; 龚海梅

来源：半导体光电, 2021, 42(03): 402-406.

DOI：10.16818/j.issn1001-5868.2021.03.019

• SPAD
• 盖革模式
• 淬灭电路
• 自由运转

针对标准CMOS工艺的单光子雪崩探测器(Single Photon Avalanche Detector,SPAD),设计了一种可用于自由运转模式的高速淬灭电路。为了实现淬灭电路的功能设计与精准仿真,根据实测的SPAD电流-电压曲线拟合得到了电流与电压间的多段式函数解析式,进一步建立了SPAD器件的Verilog-A行为级模型并与淬灭电路进行集成仿真与验证。淬灭电路采用基于电容感应的主被动淬灭结构,利用可变MOS电容的延迟电路实现了关断时间(Hold-off Time)的灵活调节。仿真结果表明,所设计淬灭电路的淬灭时间和恢复时间分别为1.0和1.2ns,关断时间调节范围为1.02～3.55μs,可以满足自由运转CMOS SPAD的应用需求。

• 单位
  中国科学院大学; 上海科技大学; 中国科学院上海技术物理研究所