单光子雪崩二极管宏像素制造技术

公开了一种宏像素。该宏像素包括多个像素，每个像素包括单光子雪崩二极管（SPAD）。该宏像素还包括存储器，该存储器被配置为存储：多个计数，每个计数与多个像素中的像素相关联；以及多个饱和位，每个饱和位与多个计数中的计数相关联。该宏像素还包括饱和检测电路，该饱和检测电路被配置为基于相应饱和位的状态来选通每个SPAD的再充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开属于基于spad的像素领域，并且具体地涉及用于图像传感器的包括多个基于spad的像素的宏像素。

技术介绍

1、基于单光子雪崩检测器（spad）的传感器通常可以在各种应用（包括例如lidar、飞行时间（tof）和3d成像应用）中实现。

2、spad的特性和操作可能受到用于实现spad的底层半导体技术的影响、以及用于控制和感测spad操作并且记录spad事件（例如，光子撞击）的关联电路的影响。例如，基于spad的器件的动态范围、空间分辨率、信噪比和/或比特计数可能至少部分地取决于制造spad的底层半导体技术节点和/或相关联的测量和存储电路。

3、在一些示例中，读出和/或存储spad的状态所需的电路可能实质上影响基于spad的器件的尺寸、成本、功耗和总体性能。

4、在诸如图像感测之类的应用中使用基于spad的像素在一定程度上已经受到基于spad的像素及其操作的这种特性的限制。

5、例如，使用基于spad的像素来实现具有成本效益的图像传感器（其中，基于spad的图像传感器具有与已知的百万像素cmos图像传感器相本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种宏像素，包括：

2.根据权利要求1所述的宏像素，其中，所述饱和检测电路被配置为：当所述相应饱和位指示相关联的计数已经饱和时，选通每个SPAD的再充电。

3.根据权利要求1或2所述的宏像素，其中，当所述多个像素中的一个或多个像素中的一个或多个SPAD的再充电被选通时，相关联的一个或多个计数用于指示自所述相应饱和位指示所述计数饱和以来的时间。

4.根据权利要求3所述的宏像素，其中，当所述多个像素中的一个或多个像素中的一个或多个SPAD的再充电没有被选通时，相关联的一个或多个计数用于指示检测到的光子的数量。

5.根据任一前述权利要求所述的...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种宏像素，包括：

2.根据权利要求1所述的宏像素，其中，所述饱和检测电路被配置为：当所述相应饱和位指示相关联的计数已经饱和时，选通每个spad的再充电。

3.根据权利要求1或2所述的宏像素，其中，当所述多个像素中的一个或多个像素中的一个或多个spad的再充电被选通时，相关联的一个或多个计数用于指示自所述相应饱和位指示所述计数饱和以来的时间。

4.根据权利要求3所述的宏像素，其中，当所述多个像素中的一个或多个像素中的一个或多个spad的再充电没有被选通时，相关联的一个或多个计数用于指示检测到的光子的数量。

5.根据任一前述权利要求所述的宏像素，其中，在时间复用基础上提供每个像素对所述存储器的存取。

6.根据任一前述权利要求所述的宏像素，其中，当所述spad的再充电没有被选通时，在时间复用基础上对每个spad进行再充电。

7.根据权利要求5和6所述的宏像素，其中，所述时间复用基础是循环基础。

8.根据任一前述权利要求所述的宏像素，其中，选通每个spad的再充电包括：配置所述相应像素中的至少一个晶体管以将所述spad保持在亚盖革模式。

9.根据任一前述权利要求所述的宏像素，其中，每个像素包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管可被配置为在相应spad在盖革模式下发生偏置时将所述spad保持在高阻抗状态。

10.根据任一前述权利要求所述的宏像素，被配置为使得当光子触发spad时，所述spad将其内部电容放电，从而使所述spad的过大偏置电压低于击穿电压。

11.根据任一前述权利要求所述的宏像素，其中，每个像素包括：

12.根据任一前述权利要求所述的宏像素，包括共享和时间复用的存储器递增或递减电路，所述共享和时间复用的存储器递增或递减电路被配置为递增或...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·亨德松，
申请(专利权)人：爱丁堡大学董事会，
类型：发明
国别省市：