光电传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种光电传感器，包括感测阵列及多个截止电路。感测阵列包含多个光电二极管，且这些截止电路配置于感测阵列的侧边旁。每一截止电路电性连接至这些光电二极管中的至少二个光电二极管，且不同的截止电路电性连接至不同的光电二极管。连接至不同的光电二极管。连接至不同的光电二极管。

【技术实现步骤摘要】
光电传感器


[0001]本技术涉及一种光电传感器(optoelectric sensor)。

技术介绍

[0002]随着光电技术的发展，各种光电传感器被发展出来，包括光雷达(LiDAR)的传感器、飞行时间测距传感器(time
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of
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flight ranging sensor)或影像传感器。在光雷达的传感器或飞行时间测距传感器中，有一种技术是采用单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode,SPAD)来量测光的飞行时间。
[0003]单光子雪崩二极管像素在大面积的设计之下，当像素面积变大时，虽然信号的强度随面积变大而变强，但噪声随面积变大的程度大于信号随面积变强的程度，且噪声的标准偏差也随着面积的都加而增加，导致信噪比(signal to noise ratio,SNR)变差。如此一来，会造成整体系统的负担。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种光电传感器，其可有效提升信噪比。
[0005]本技术的一实施例提出一种光电传感器，包括感测阵列及多个截止电路。感测阵列包括多个光电二极管，且这些截止电路配置于感测阵列的侧边旁。每一截止电路电性连接至这些光电二极管中的至少二个光电二极管，且不同的截止电路电性连接至不同的光电二极管。
[0006]在本技术的实施例的光电传感器中，每一截止电路电性连接至这些光电二极管中的至少二个光电二极管，也就是多个光电二极管共享一个截止电路，这相当于将一个较大面积的光电二极管切割成共享同一截止电路的多个较小面积的光电二极管。由于小面积的光电二极管的信噪比较高，且这些小面积的光电二极管组合起来的收光量相当于一个大面积的光电二极管，因此本技术的实施例的光电传感器可以兼具较大的收光量与较高的信噪比。另外，由于光电二极管与截止电路是采用多对一的方式，因此不会额外增加截止电路的面积，而可使光电传感器保持小型化。
附图说明
[0007]图1为本技术的一实施例的光电传感器的上视示意图。
[0008]图2是图1中的一个光电二极管组搭配一个截止电路的等效电路图。
[0009]图3为光电传感器的信噪比相对于光电传感器的像素尺寸的关系曲线图。
[0010]图4是图1中的一个光电二极管组搭配一个截止电路的另一种等效电路图。
[0011]图5为本技术的另一实施例的光电传感器的上视示意图。
[0012]图6为本技术的又一实施例的光电传感器的上视示意图。
[0013]图7为本技术的再一实施例的光电传感器的上视示意图。
具体实施方式
[0014]图1为本技术的一实施例的光电传感器的上视示意图，而图2是图1中的一个光电二极管组搭配一个截止电路的等效电路图。请参照图1与图2，本实施例的光电传感器100包括感测阵列205及多个截止电路110。感测阵列205包括多个排成阵列的光电二极管210，且这些截止电路110配置于感测阵列205的侧边旁。每一截止电路110电性连接至这些光电二极管210中的至少二个光电二极管210，且不同的截止电路110电性连接至不同的光电二极管210。
[0015]在本实施例中，这些光电二极管210分成多个排成阵列的光电二极管组200，每一光电二极管组200包括至少二个电性连接至一个截止电路110的光电二极管210。在本实施例中，此至少二个光电二极管210为排成2乘2阵列的4个光电二极管210，也就是每一光电二极管组200包括排成2乘2阵列的4个光电二极管210，但本技术不以此为限。此外，在本实施例中，图1中编号为1的光电二极管组200、编号为2的光电二极管组200、编号为3的光电二极管组200及编号为4的光电二极管组200分别电性连接至4个截止电路110。在本实施例中，这些截止电路110的数量小于这些光电二极管210的数量。另外，在本实施例中，这些截止电路110配置于感测阵列205的两侧边旁。在图1中，这些截止电路110配置于感测阵列205的相邻两侧，如此可以使截止电路110连接到光电二极管210的导电线路的长度较短且较为一致。然而，在其他实施例中，这些截止电路110也配置于感测阵列205的相对两侧。
[0016]在本实施例中，光电传感器100还包括基板120，而这些光电二极管210与这些截止电路110设置于基板120上，其中基板120例如为硅基板或其他适当的基板。也就是说，光电传感器100可以是感测芯片，例如为光雷达的传感器、飞行时间测距传感器或影像传感器的感测芯片。
[0017]在本实施例中，这些光电二极管210为多个单光子雪崩二极管(single
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photon avalanche diode)。此外，在本实施例中，截止电路110包括晶体管与电阻器的至少其中之一，而在图2中是以截止电路110包括晶体管112为例。在光电二极管210的负极施加电压Vbias而正极藉由截止电路110接地的状态下，当光电二极管210在接收到光子时，会引发崩溃电流，而藉由读出电路130可读出对应至崩溃电流的信号，其中读出电路130可包括反相器(inverter)132、缓冲器(buffer)134及其他适当的元件，但本技术不以此为限，任何可以读出对应至崩溃电流的信号的元件组合都可以作为读出电路130的元件。接着，为了避免崩溃电流持续放大而烧毁光电二极管210，可藉由晶体管112限制流经光电二极管210的电流大小，而解除单光子雪崩二极管的崩溃效应，以使其回复到待感测光子的状态。晶体管112的栅极Vq可持续施加电压，以使晶体管112总是开启，进而限制流经光电二极管210的电流大小，其中晶体管112的源极可连接至光电二极管210，而晶体管112的漏极可接地。在一实施例中，晶体管112可以是N型金属
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氧化物
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半导体场效应晶体管。
[0018]在本实施例中，每一光电二极管组200的此至少二个光电二极管210(在图1与图2中是以4个光电二极管210为例)先并联后，再串联截止电路110。
[0019]图3为光电传感器的信噪比相对于光电传感器的像素尺寸的关系曲线图。请参照图3，光电传感器的每一个像素对应于光电传感器中的一个单光子雪崩二极管，从图3可发现，像素尺寸越大，光电传感器的信噪比越小。虽然像素尺寸增加会增加信号强度，但噪声随像素尺寸增加而增加的幅度更大，导致随着像素尺寸增加而信噪比却下降，造成整体系
统的负担。
[0020]请再参照图1与图2，在本实施例的光电传感器100中，每一截止电路110电性连接至这些光电二极管210中的至少二个光电二极管210，也就是多个光电二极管210共享一个截止电路110，这相当于将一个较大面积的光电二极管210切割成共享同一截止电路110的多个较小面积的光电二极管210。由于如图3所示，小面积的光电二极管210的信噪比较高，且这些小面积的光电二极管210组合起来的收光量相当于一个大面积的光电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电传感器，其特征在于，包括：感测阵列，包含多个光电二极管；以及多个截止电路，配置于所述感测阵列的侧边旁，其中每一截止电路电性连接至所述多个光电二极管中的至少二个光电二极管，且不同的截止电路电性连接至不同的光电二极管。2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述多个光电二极管为多个单光子雪崩二极管。3.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述截止电路包括晶体管与电阻器的至少其中之一。4.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述多个截止电路配置于所述感测阵列的两侧边旁。5.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述多个截止电路环绕所述感测阵列。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晋安，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：新型
国别省市：