一種新型Si-APD器件的製作方法
2023-09-19 03:41:40 4
一種新型Si-APD器件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型Si-APD器件，其包括相鄰並列設置的第一Si-APD單管和第二Si-APD單管，該第一Si-APD單管與光窗口相對應作光探測單元，所述第二Si-APD單管背光設置作擊穿電壓探測單元，該第一Si-APD單管和第二Si-APD單管共用負極。該發明根據集成電路工藝上相鄰器件性能一致的原理，採用對管式的Si-APD，由第一Si-APD單管進行光探測，由第二Si-APD單管作為擊穿電壓探測單元，通過檢測該第二Si-APD單管的暗電流，並由負反饋控制環路穩定該暗電流的值，當暗電流維持在設定值時的電壓值作為第一Si-APD單管的工作偏置電壓，就可以得到最佳偏置的效果，進而解決了傳統動態偏置的複雜性問題，也降低了測距系統的複雜程度和成本，簡單實用。
【專利說明】—種新型S1-APD器件
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷射測距領域，具體涉及一種新型S1-Aro器件。
【背景技術】
[0002]S1-APD,中文名稱為矽雪崩光電二極體，主要應用於在雷射測距領域，該光電轉換裝置具有高靈敏度，其增益(M)通常與偏置電壓有關，最理想的偏置電壓是擊穿電壓附近增益最高，所以偏置電壓電路的良好設計將會帶來高增益。然而S1-APD的擊穿電壓與溫度相關，其溫度係數大，平常使用時由環境溫度變化125°C (_45°C?+85°C )，偏置電壓會跟隨溫度的變化而變化，基本有幾十伏來保持高增益的穩定。
[0003]目前的偏置方式有:1)、固定偏置，偏置電壓比擊穿電壓低很多，即使溫度變化了其偏置電壓也不會超過擊穿電壓，(當超過擊穿電壓後會帶來很大的噪音或將器件直接損毀)，但其增益也會低很多而沒有最佳使用效果；2)、動態偏置，利用器件的偏壓接近擊穿電壓時噪音會增大的原理，製作一個噪音檢測反饋控制環路來動態控制偏置電壓，當溫度減少時，擊穿電壓變小，噪音增加，電路調小偏壓使噪音變小；反之亦然。使得器件的使用條件最佳而達到高增益的目的，雖該方法使得器件的極限性能得以發揮，但電路非常複雜，算法也很複雜，成本較高。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術中的不足之處，本發明旨在提供一種簡單有效的新型S1-APD器件，解決了動態偏置的複雜性問題，降低了測距系統的複雜程度和成本，簡單實用。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案:一種新型S1-APD器件，其包括相鄰並列設置的第一 S1-APD單管和第二 S1-APD單管，該第一 S1-APD單管與光窗口相對應作光探測單元，所述第二 S1-APD單管背光設置作擊穿電壓探測單元，該第一 S1-APD單管和第二S1-APD單管共用負極。
[0006]進一步的，所述第一 S1-APD單管的正極連接光電流檢測電路；所述第二 S1-APD單管的正極通過負反饋控制環路與所述第一 S1-APD單管和第二 S1-APD單管的共同負極相電連。
[0007]進一步的，所述負反饋控制環路為檢測所述第二 S1-Aro單管中的暗電流，並通過線性變化控制相應的偏置電壓，將暗電流維持在設定值時則為所述第一 S1-APD單管的工作偏置電壓。
[0008]進一步的，所述負反饋控制環路包括依次電性連接的暗電流檢測電路、控制電壓產生電路和高壓偏置電路，其中，所述控制電壓產生電路與一偏置電壓設定電路電性連接。
[0009]本發明的有益效果:根據集成電路工藝上相鄰器件性能一致的原理，採用對管式的S1-APD，由第一 S1-APD單管進行光探測，由第二 S1-APD單管作為擊穿電壓探測單元，通過檢測該第二 S1-APD單管的暗電流，並由負反饋控制環路穩定該暗電流的值，當暗電流維持在設定值時比如10微安時的電壓值作為第一 S1-AH)單管的工作偏置電壓，就可以得到最佳偏置的效果，進而解決了傳統動態偏置的複雜性問題，也降低了測距系統的複雜程度和成本，簡單實用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1是本發明的結構框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例及附圖來進一步詳細說明本發明。
[0013]一種如圖1所示的新型S1-APD器件，其包括相鄰並列設置的第一 S1-APD單管11和第二 S1-APD單管12，該第一 S1-APD單管11與光窗口相對應作光探測單元，所述第二S1-APD單管12背光設置作擊穿電壓探測單元，該第一 S1-APD單管11和第二 S1-APD單管12共用負極。
[0014]該發明通過對管式S1-APD結構，其一作為光探測單元，其一作為擊穿電壓探測單元，通過對該擊穿電壓探測單元進行暗電流檢測，並採用負反饋控制環路來穩定該暗電流的值，當暗電流維持在設定值比如10微安、5微安等時的擊穿電壓則為第一 S1-APD單管的工作偏置電壓，最終實現了最佳偏置的效果，也就實現了雷射測距的高靈敏度。
[0015]具體地，所述第一 S1-APD單管11的正極連接光電流檢測電路20 ;所述第二S1-APD單管12的正極通過負反饋控制環路與所述第一 S1-APD單管11和第二 S1-APD單管12的共同負極相電連。該負反饋控制環路為常見的負反饋控制環路，其目的在於檢測所述第二 S1-AH)單管12中的暗電流，並通過線性變化控制相應的偏置電壓，將暗電流維持在設定值時則為所述第一 S1-APD單管11的工作偏置電壓，即通過該負反饋控制環路來穩定暗電流的值。
[0016]而作為常見的負反饋控制環路，其包括依次電性連接的暗電流檢測電路21、控制電壓產生電路22和高壓偏置電路23，其中，所述控制電壓產生電路22與一偏置電壓設定電路24電性連接。首先通過暗電流檢測電路21對第二 S1-APD單管12中的暗電流進行檢測，然後通過控制電壓產生電路22及偏置電壓設定電路24來穩定該暗電流為設定值如10微安，這時，由高壓偏置電路23形成所述第一 S1-APD單管11的最佳工作偏置電壓。
[0017]以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用於幫助理解本發明實施例的原理；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在【具體實施方式】以及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種新型S1-Aro器件，其特徵在於:所述S1-Aro器件包括相鄰並列設置的第一S1-APD單管(11)和第二 S1-APD單管(12)，該第一 S1-AH)單管(11)與光窗口相對應作光探測單元，所述第二 S1-Aro單管(12)背光設置作擊穿電壓探測單元，該第一 S1-Aro單管(11)和第二 S1-APD單管(12)共用負極。
2.根據權利要求1所述的一種新型S1-APD器件，其特徵在於:所述第一S1-APD單管(11)的正極連接光電流檢測電路(20);所述第二 S1-AH)單管(12)的正極通過負反饋控制環路與所述第一 S1-Aro單管(11)和第二 S1-Aro單管(12)的共同負極相電連。
3.根據權利要求2所述的一種新型S1-Aro器件，其特徵在於:所述負反饋控制環路為檢測所述第二 S1-Aro單管(12)中的暗電流，並通過線性變化控制相應的偏置電壓，將暗電流維持在設定值時則為所述第一 S1-Aro單管(11)的工作偏置電壓。
4.根據權利要求3所述的一種新型S1-Aro器件，其特徵在於:所述負反饋控制環路包括依次電性連接的暗電流檢測電路(21)、控制電壓產生電路(22)和高壓偏置電路(23)，其中，所述控制電壓產生電路(22)與一偏置電壓設定電路(24)電性連接。
【文檔編號】G01C3/02GK104180790SQ201410446822
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】葉兵, 蔣興亞, 汪渝洋 申請人:重慶航偉光電科技有限公司