用于激光雷达的单光子TOF图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种单光子TOF传感器，包括：单光子TOF图像传感器探测元件，用于检测入射光子并发生雪崩，产生雪崩电流：单光子TOF图像传感器探测元件，用于检测入射光子并发生雪崩，产生雪崩电流：主动淬灭‑恢复电路，用于淬灭所述单光子TOF图像传感器探测元件的雪崩状态，并将其恢复到盖格模式，同时产生一个数字信号作为STOP信号；时间数字转换器，时间数字转换器，用于计算接收到作为START信号的光脉冲与接收到所述STOP信号的时间差；数字信号读出电路，用于将所述时间差数据读出。本发明专利技术采用的主动淬灭电路可有效降低死时间；且易于集成，面积小，可实现大规模的阵列式单光子图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
用于激光雷达的单光子TOF图像传感器
本专利技术涉及单光子TOF图像传感器领域，尤其涉及一种用于激光雷达的单光子TOF图像传感器。
技术介绍
低成本三维图像传感器近年来在自动驾驶等领域有着良好的应用前景。基于单光子雪崩二极管的三维图像传感器具有很多优点，例如较高的灵敏度可以检测较弱光；其时间分辨率很低，通常在几十到几百皮秒之问；单光子雪崩二极管经过淬灭-恢复之后，输出的信号为数字信号，便于后续的系统电路设计以及信号处理。传统的基于III-V族单光子雪崩二极管工作电压高通常为几十伏特，并且难于与后续电路单片集成，基于CMOS的单光子图像传感器则成本较低，且易于小型化集成。目前的TOF传感器主要基于两种原理，基于传统光电二极管的间接飞行时间测量，以及基于单光子探测器的直接飞行时间测量。前者利用间接计算相位延时的方法获得距离信息，该种方式对成像系统要求较低但是计算较为复杂且探测距离较短。现有的单光子TOF图像传感器存在的问题是单光子雪崩二极管暗噪声降低了图像传感器的动态范围，且较长的死时间限制了器件的光子计数速率。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种单光子TOF传感器，其特征在于，包括：/n单光子TOF图像传感器探测元件，用于检测入射光子并发生雪崩，产生雪崩电流；/n主动淬灭-恢复电路，用于淬灭所述单光子TOF图像传感器探测元件的雪崩状态，并将其恢复到盖格模式，同时产生一个数字信号作为STOP信号；/n时间数字转换器，用于计算接收到作为START信号的光脉冲与接收到所述STOP信号的时间差；/n数字信号读出电路，用于将所述时间差数据读出；/n其中，所述光脉冲发射至所述时间数字转换器的时刻与所述光子入射至所述单光子TOF图像传感器探测元件的时刻相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种单光子TOF传感器，其特征在于，包括：
单光子TOF图像传感器探测元件，用于检测入射光子并发生雪崩，产生雪崩电流；
主动淬灭-恢复电路，用于淬灭所述单光子TOF图像传感器探测元件的雪崩状态，并将其恢复到盖格模式，同时产生一个数字信号作为STOP信号；
时间数字转换器，用于计算接收到作为START信号的光脉冲与接收到所述STOP信号的时间差；
数字信号读出电路，用于将所述时间差数据读出；
其中，所述光脉冲发射至所述时间数字转换器的时刻与所述光子入射至所述单光子TOF图像传感器探测元件的时刻相同。


2.根据权利要求1所述的单光子TOF图像传感器，其特征在于，所述单光子TOF图像传感器探测元件为工作在盖格模式的单光子雪崩二极管，且所述单光子雪崩二极管为P+/N-Well结构。


3.根据权利要求2所述的单光子TOF图像传感器，其特征在于，所述单光子雪崩二极管包括P阱，位于所述单光子雪崩二极管的有源区边缘。


4.根据权利要求3所述的单光子TOF图像传感器，其特征在于，所述单光子雪崩二极管还包括多晶硅保护环，位于所述P阱的上表面。


5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹静，祁楠，刘力源，吴南健，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11