[發明專利]一種基于無時鐘電流舵DAC結構的硅光電倍增管

有效

• 申請號: 201910181488.5
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110044479B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 劉馬良;劉秉政;馬瑞;朱樟明;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

本發明涉及一種硅光電倍增管技術，具體涉及一種基于無時鐘電流舵DAC結構的硅光電倍增管，包括信號輸出模塊和若干像素模塊，像素模塊，用于生成差分電流信號；信號輸出模塊，用于將若干像素模塊的差分電流信號轉化為差分電壓信號。本發明具有極高增益和時間分辨率，還具有更小的電容負載、更高的帶寬、更低時抖動和更小的后脈沖概率，降低了單光子雪崩二極管輸出對增益變化的敏感度，改善了單光子雪崩二極管陣列擊穿電壓不一致導致的增益非均勻性，減少了由于背景光和暗計數產生的誤觸發信號的情況。

技術領域

本發明屬于光電探測領域，具體涉及一種基于無時鐘電流舵DAC結構的硅光電倍增管。

背景技術

硅光電倍增管(Silicon photomultiplier，國際上簡稱SiPM)，HAMAMATSU根據原理叫做MPPC(multi-pixel photon counter)是一種新型的光電探測器件，由工作在蓋革模式的雪崩二極管陣列組成，具有增益高、靈敏度高、偏置電壓低、對磁場不敏感、結構緊湊等特點。它發明于二十世紀九十年代末，廣泛應用于高能物理及核醫學(PET)等領域，最近幾年來在核醫學領域發展迅速，被廣泛認為是可以未來極微弱光探測器的發展方向。

光電檢測器件是光電信息技術的關鍵組成部分，由于雪崩光電二極管(AvalanchePhotodiode，APD)具有高增益和高靈敏度，因此在光電一體化技術中得到廣泛應用。APD是一種利用載流子的雪崩倍增效應來放大射入的微弱光信號以提高檢測靈敏度的光檢測二極管，但雪崩倍增造成的增益有限，而且與增益相關的過剩噪聲源同時也限制了APD可獲得的最大增益。線性模式采用固定偏置，控制簡單，但需要采用附加增益，彌補APD增益的不足，提高檢測靈敏度。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于無時鐘電流舵DAC結構的硅光電倍增管。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于無時鐘電流舵DAC結構的硅光電倍增管，包括：信號輸出模塊和若干像素模塊，

所述像素模塊，用于生成差分電流信號；

所述信號輸出模塊，用于將所述若干像素模塊的差分電流信號轉化為差分電壓信號；

所述像素模塊的輸出端與信號輸出模塊的輸入端連接。

在本發明的一個實施例中，所述若干像素模塊在同一平面呈正方形排布。

在本發明的一個實施例中，所述像素模塊包括：雪崩二極管像素單元、淬滅電路和電流源電路，

所述雪崩二極管像素單元，用于產生雪崩電流脈沖；

所述淬滅電路，用于根據所述雪崩電流脈沖得到脈沖電壓信號；

所述電流源電路，用于根據所述脈沖電壓信號得到差分電流信號；

所述雪崩二極管像素單元的輸出端與淬滅電路的輸入端連接，淬滅電路的輸出端與電流源的輸入端連接，電流源的輸出端與信號輸出模塊。

在本發明的一個實施例中，還包括偏置電路模塊，

所述偏置電路模塊，用于為所述電流源電路單元提供偏置電壓；

所述偏置電路模塊的輸出端分別與若干像素模塊內的電流源電路的偏置輸入端連接。

在本發明的一個實施例中，還包括電源模塊，所述電源模塊為所述像素模塊提供電源，所述電源模塊的電源輸出端與雪崩二極管像素單元的電源輸入端連接。

在本發明的一個實施例中，所述雪崩二極管像素單元包括單光子雪崩二極管。

在本發明的一個實施例中，所述電流源電路包括傳輸門單元TG1、反相器I1、反相器I2、反相器I3、PMOS管M1、PMOS管M2、MOS管M3和PMOS管M4；