[發(fā)明專利]具有像素級偏置控制的spad陣列有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611176089.2 | 申請日： | 2016-12-19 |
| 公開（公告）號： | CN106898675B | 公開（公告）日： | 2018-10-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | G·A·阿干諾夫;M·C·瓦爾登;萬代新悟 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘋果公司 |
| 主分類號： | H01L31/107 | 分類號： | H01L31/107;H01L31/18 |
| 代理公司： | 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038 | 代理人： | 歐陽帆 |
| 地址： | 美國加*** | 國省代碼： | 美國;US |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 像素 偏置 控制 spad 陣列 | ||
1.一種感測設(shè)備，包括：
全局偏置發(fā)生器，所述全局偏置發(fā)生器被配置為產(chǎn)生全局偏置電壓；
感測元件的陣列，每個感測元件經(jīng)耦接以接收所述全局偏置電壓并且包括：
光電二極管，所述光電二極管包括p-n結(jié)；和
局部偏置電路，所述局部偏置電路與所述光電二極管和所述全局偏置電壓串聯(lián)耦接并且被配置為在所述p-n結(jié)兩端施加過量偏置電壓以使得在總偏置電壓下對所述p-n結(jié)進行反向偏置，所述總偏置電壓是所述全局偏置電壓和所述過量偏置電壓的總和并且比所述p-n結(jié)的擊穿電壓大一裕量，所述裕量足以使得入射在所述p-n結(jié)上的單個光子觸發(fā)從所述感測元件輸出的雪崩脈沖；和
偏置控制電路，所述偏置控制電路經(jīng)耦接以將所述感測元件的陣列中的不同感測元件的所述過量偏置電壓設(shè)置為不同的相應(yīng)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個感測元件包括淬滅電路，并且其中每個感測元件中的所述光電二極管、所述局部偏置電路和所述淬滅電路是串聯(lián)耦接在一起的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述局部偏置電路包括電壓加法器，所述電壓加法器耦接到多個電壓線，提供相應(yīng)的輸入電壓，并被配置為選擇所述輸入電壓并對所述輸入電壓進行求和，以便設(shè)置施加到所述p-n結(jié)的所述過量偏置電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述偏置控制電路被配置為設(shè)置所述感測元件的陣列中的所述不同感測元件的所述過量偏置電壓，以便均衡所述感測元件對入射光子的靈敏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述偏置控制電路被配置為識別具有高于指定極限的噪聲水平的所述感測元件中的一個或多個感測元件，并設(shè)置所識別的感測元件的所述過量偏置電壓，以便降低所述噪聲水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述偏置控制電路被配置為提高所述陣列的所選擇的區(qū)域中的所述感測元件的所述總偏置電壓，使得所選擇的區(qū)域中的所述感測元件對入射光子的靈敏度大于所選擇的區(qū)域外部的所述感測元件的所述靈敏度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述偏置控制電路被配置為修改所述感測元件的所述過量偏置電壓，以便使所選擇的區(qū)域橫掃所述陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的設(shè)備，其中所述感測元件的所述陣列包括在第一半導(dǎo)體芯片上形成的所述感測元件的第一二維矩陣，并且其中所述偏置控制電路包括在第二半導(dǎo)體芯片上形成并且以在所述感測元件和所述偏置控制元件之間一一對應(yīng)的方式耦接到所述第一二維矩陣的偏置控制元件的第二二維矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第二半導(dǎo)體芯片包括經(jīng)耦接以從所述感測元件接收相應(yīng)輸出脈沖的處理電路，其中所述處理電路包括耦接到每個感測元件的相應(yīng)時間到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)。
10.一種用于感測的方法，包括：
產(chǎn)生全局偏置電壓；
提供感測元件的陣列，每個感測元件經(jīng)耦接以接收所述全局偏置電壓并且包括：光電二極管，所述光電二極管包括p-n結(jié)；以及局部偏置電路，所述局部偏置電路與所述光電二極管和所述全局偏置電壓串聯(lián)耦接并且被配置為在所述p-n結(jié)兩端施加過量偏置電壓以使得在總偏置電壓下對所述p-n結(jié)進行反向偏置，所述總偏置電壓是所述全局偏置電壓和所述過量偏置電壓的總和并且比所述p-n結(jié)的擊穿電壓大一裕量，所述裕量足以使得入射在所述p-n結(jié)上的單個光子觸發(fā)從所述感測元件輸出的雪崩脈沖；以及
將所述感測元件的陣列中的不同感測元件的所述過量偏置電壓設(shè)置為不同的相應(yīng)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中每個感測元件包括淬滅電路，并且其中提供所述陣列包括將每個感測元件中的所述光電二極管、所述局部偏置電路和所述淬滅電路串聯(lián)耦接在一起。
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H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L31-00 對紅外輻射、光、較短波長的電磁輻射，或微粒輻射敏感的，并且專門適用于把這樣的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的，或者專門適用于通過這樣的輻射進行電能控制的半導(dǎo)體器件；專門適用于制造或處理這些半導(dǎo)體器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半導(dǎo)體本體為特征的
H01L31-04 .用作轉(zhuǎn)換器件的
H01L31-08 .其中的輻射控制通過該器件的電流的，例如光敏電阻器
H01L31-12 .與如在一個共用襯底內(nèi)或其上形成的，一個或多個電光源，如場致發(fā)光光源在結(jié)構(gòu)上相連的，并與其電光源在電氣上或光學(xué)上相耦合的
