[發明專利]一種激光雷達系統中的APD探測器

在審

• 申請號: 202211242459.3
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115685151A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 苑克娥;呂阿康;黃見;時東鋒;陳亞峰;何子辛
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01S7/4861
• 分類號: G01S7/4861
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

1.一種激光雷達系統中的APD探測器，其特征在于：包括APD器件(1)，所述APD器件(1)的上、下端面分別設置有NTC(2)和TEC(3)，從而形成“三明治”結構；所述APD器件(1)的陰極連接有向其提供反向偏置電壓的偏置電源電路(4)，所述APD器件(1)的陽極連接有濾波器(6)和放大器(7)；所述NTC(2)、TEC(3)均與溫度控制電路(5)連接用于檢測、調控APD器件(1)的環境溫度。

2.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述APD器件(1)的光敏面直徑為4000um、響應波段為500-1100nm、擊穿電壓為220-600V。

3.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述NTC(2)的材料常數B為3930，在溫度為25℃時其阻值為9.9-10.1KΩ。

4.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述TEC(3)的最大輸入電壓為3.9V、最大輸入電流為1.9A。

5.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述APD器件(1)的內部增益M滿足：

式中V為實際反向偏置電壓，V_BR為擊穿電壓，n是常數。

6.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述偏置電源電路為反激式開關電源，其包括升壓芯片、變壓器、場效晶體管、電容和整流二極管，所述升壓芯片串接在場效晶體管與電源之間，所述場效晶體管串接在變壓器的初級線圈上，電容和整流二極管串接在變壓器的次級線圈上；當升壓芯片輸出信號處于高電平時，場效晶體管導通、整流二極管截止，由電容輸出電壓；當升壓芯片輸出信號處于低電平時，場效晶體管關閉、整流二極管導通，經電容濾波后由次級線圈輸出電壓。

7.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述溫度控制電路(5)包括差分運算放大器(51)、PID補償放大器(52)、脈沖調節控制器(PWM)(53)和由四個獨立控制的溫控MOSFET管構成的H橋電路(54)，所述差分運算放大器(51)與所述NTC(2)連接，差分運算放大器的輸出端經過PID補償放大器與脈沖調節驅動控制器(PWM)連接，所述H橋電路與TEC(3)連接用于驅動TEC(3)工作；所述脈沖調節驅動控制器(PWM)控制H橋電路的開、關狀態，進而控制TEC(3)進行制冷或者加熱。

8.根據權利要求1所述的APD探測器，其特征在于：所述放大器(7)包括跨阻放大器TIA和兩級放大器，所述跨阻放大器TIA的反向輸入端與APD器件(1)的陽極連接、跨阻放大器TIA的輸出端通過濾波器(6)與兩級放大器連接。