Bir fotonli koʻchki diodi
Yagona fotonli koʻchki diodi (SPAD) fotodiodlar va koʻchki fotodiodlari (APDs) bilan bir xil oiladagi qattiq holatdagi fotodetektor boʻlib, ayni paytda asosiy diodlarning xatti-harakatlari bilan bogʻliq. Fotodiodlar va APDlarda boʻlgani kabi, SPAD gamma, rentgen nurlari, beta va alfa zarralari kabi ionlashtiruvchi nurlanish va ultrabinafsha (UV) dan elektromagnit spektrning keng qismi bilan yoritilishi mumkin boʻlgan yarim oʻtkazgichli pn birikmasi atrofida joylashgan. koʻrinadigan toʻlqin uzunliklari orqali va infraqizil (IR) ga. Past teskari kuchlanishli fotodiodda qochqin oqimi fotonlarning yutilishi bilan chiziqli ravishda oʻzgaradi, yaʼni ichki fotoelektrik effekt tufayli oqim tashuvchilar (elektronlar va / yoki teshiklar) . Biroq, SPADda teskari moyillik shunchalik yuqoriki, zarba ionizatsiyasi deb ataladigan hodisa yuzaga keladi va bu koʻchki oqimining rivojlanishiga olib kelishi mumkin. Oddiy qilib aytganda, foto-hosil boʻlgan tashuvchi qurilmadagi elektr maydoni taʼsirida kinetik energiyaga tezlashadi, bu esa ommaviy materialning ionlanish energiyasini engib, atomdan elektronlarni urib yuborish uchun etarli. Joriy tashuvchilarning katta koʻchkisi eksponent ravishda oʻsib boradi va bitta foton bilan boshlangan tashuvchidan kelib chiqishi mumkin. SPAD hisoblanishi mumkin boʻlgan qisqa muddatli tetik pulslarini taʼminlaydigan yagona fotonlarni aniqlay oladi. Shu bilan birga, ular koʻchkining yuqori tezligi va qurilmaning past vaqt jitteri tufayli hodisa fotonning kelish vaqtini olish uchun ham ishlatilishi mumkin. SPAD va APD yoki fotodiodlar oʻrtasidagi asosiy farq shundaki, SPAD teskari yoʻnalishdagi buzilish kuchlanishidan ancha yuqori boʻladi va shikastlanmasdan yoki ortiqcha shovqinsiz ishlashga imkon beruvchi tuzilishga ega. APD chiziqli kuchaytirgich vazifasini bajarishga qodir boʻlsa-da, SPAD ichidagi zarba ionlashuvi va koʻchki darajasi tadqiqotchilarni qurilmani Geiger hisoblagichiga oʻxshatishga undadi, bunda chiqish impulslari tetik yoki „klik“ hodisasini koʻrsatadi. Ushbu „klik“ tipidagi xatti-harakatni keltirib chiqaradigan diodli egilish hududi shuning uchun " Geyger rejimi " hududi deb ataladi. Fotodiodlarda boʻlgani kabi, u eng sezgir boʻlgan toʻlqin uzunligi mintaqasi uning moddiy xususiyatlarining, xususan, yarim oʻtkazgich ichidagi energiya diapazonining mahsulotidir. Koʻpgina materiallar, shu jumladan kremniy, germaniy va boshqa III-V elementlar, hozirda qochib ketish jarayonidan foydalanadigan keng koʻlamli ilovalar uchun SPAD ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Ushbu mavzu boʻyicha CMOS ishlab chiqarish texnologiyalarida SPAD-ga asoslangan tizimlarni tatbiq etish boʻyicha koʻplab tadqiqotlar va ajratilgan toʻlqin uzunliklarida bitta fotonni aniqlash uchun III-V material birikmalarini oʻrganish va ulardan foydalanish.