[發明專利]SPAD的控制電路、距離感應器模組及移動終端

有效

• 申請號: 201811443648.0
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN111244192B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 陳朝喜
• 申請（專利權）人: 北京小米移動軟件有限公司
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H04M1/02
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 胡業勤

本公開是關于一種SPAD的控制電路、距離感應器模組及移動終端，屬于半導體光電技術領域。所述控制電路包括：依次串聯的分壓電阻、SPAD和采樣電阻；分壓電阻的第一端與電源耦合；分壓電阻的第二端與SPAD的陰極耦合；SPAD的陽極與采樣電阻的第一端耦合；采樣電阻的第二端接地；采樣電阻的第一端與控制電路的輸出端耦合。本公開通過設置一種SPAD的控制電路，包括分壓電阻、SPAD和采樣電阻。分壓電阻用于分壓和限流，實現淬滅作用；采樣電阻用來輸出脈沖電壓作為雪崩信號。該電路控制SPAD兩端的反向偏壓先小于雪崩擊穿電壓，中斷SPAD的雪崩過程，保護SPAD器件，然后再使得SPAD兩端的反向偏壓大于雪崩擊穿電壓，實現對后續光子的探測。

技術領域

本公開涉及半導體光電技術領域，特別涉及一種SPAD的控制電路、距離感應器模組及移動終端。

背景技術

諸如手機之類的移動終端上通常都配備有距離感應器，用于探測終端屏幕與前方障礙物之間的距離。距離感應器包括光發射器和光接收器。

在相關技術中，距離感應器的光接收器采用SPAD(Single Photon AvalancheDiode，單光子雪崩二極管)。SPAD是工作在蓋革模式下的雪崩光電二極管。雪崩光電二極管有線性模式、蓋革模式等不同工作模式。在線性模式下，雪崩光電二極管兩端反向偏壓增大，但仍小于雪崩擊穿電壓；在蓋革模式下，雪崩光電二極管兩端方向偏壓大于雪崩擊穿電壓，該模式下反向偏壓越高，雪崩電流增長越快，雪崩光電二極管可以在極短時間內對光子進行計數，實現單光子探測，即SPAD。

然而，SPAD在蓋革模式時，只要SPAD的反向偏壓大于雪崩擊穿電壓，雪崩就會繼續，SPAD就無法探測后續光子，且持續的雪崩過程會損壞SPAD器件。

發明內容

本公開實施例提供了一種SPAD的控制電路、距離感應器模組及移動終端。所述技術方案如下：

根據本公開實施例的第一方面，提供了一種SPAD的控制電路，所述控制電路包括：依次串聯的分壓電阻、所述SPAD和采樣電阻；

所述分壓電阻的第一端與電源耦合；

所述分壓電阻的第二端與所述SPAD的陰極耦合；

所述SPAD的陽極與所述采樣電阻的第一端耦合；

所述采樣電阻的第二端接地；

所述采樣電阻的第一端與所述控制電路的輸出端耦合。

可選地，所述控制電路包括如下工作階段：準備階段、雪崩發生和淬滅階段、復位階段；

在所述準備階段中，所述SPAD兩端的反向偏壓等于所述電源電壓，且大于所述SPAD的雪崩擊穿電壓；所述采樣電阻兩端的壓降為零，所述控制電路的輸出端無雪崩信號輸出；

在所述雪崩發生和淬滅階段中，光子射入所述SPAD，所述SPAD發生雪崩，所述控制電路中產生雪崩電流，所述控制電路的輸出端輸出所述雪崩信號；所述分壓電阻兩端的壓降增大，所述SPAD兩端的反向偏壓減小，當所述SPAD兩端的反向偏壓小于所述SPAD的雪崩擊穿電壓時，所述雪崩電流開始淬滅；

在所述復位階段中，所述雪崩電流完全淬滅后，所述控制電路中無所述雪崩電流，所述SPAD兩端的反向偏壓增大至所述電源電壓。

可選地，所述SPAD的死時間小于8ps，所述死時間是指所述SPAD無法探測到光子的時間。

可選地，所述電源電壓大于所述SPAD的雪崩擊穿電壓。

可選地，所述分壓電阻的阻值大于100KΩ。

可選地，所述采樣電阻的阻值小于100Ω。