Y5T102 APD盖革模式的应用

Y5T101 APD的盖革模式

Y5T102 APD盖革模式的应用

之前写过一点激光雷达探测器的原理。对于探测器而言，有几种方式

非相干模式：用APD、SPAD、SiPM的其中一类。

相干模式，就是平衡探测器，在Y8T247写过。

Y8T247 旭创：激光雷达芯片

用平衡探测器做相干接收，灵敏度可极大提升，非相干则只好依赖探测器自己的响应度的提高来做性能提升。

对于APD、SPAD和SiPM看起来好像字母差异非常大，其实综合起来看，本质是基本接近，略有差异而已。

APD和PAD，就是光子这个单词放在前边还是后边，是同一个意思。

在合集2020第399-401页解释了什么是“雪崩效应”，并且如何利用外加电场来提高响应度的。

APD和SPAD，都工作在击穿电压附近，目的是为了获得大的光生载流子，大多数APD的反偏电压设置在击穿电压略小一些。

如果把反偏电压设置在击穿电压略大一些，可以获得更大的增益，就能用于单光子探测了。

这个单光子探测器，和硅探测器用于905nm的单光子吸收，以及硅探测器可用于1550nm波长的双光子吸收，不是一回事。

这个“单光子”探测器，指的是灵敏度非常优秀，优秀到只有几个光子的能量时，依然可以探测到。也就是把反偏电压设置的非常大，大到把灵敏度优化的比普通APD要好很多，就起个名，叫SPAD，其实叫做SAPD一样意思。有一些小伙伴的提问是“怎么一会儿APD，一会儿PAD，这还有个准谱不？？？？啊 ”，

嗯嗯，APD和PAD他们一样的意思，看英文单词，无非就是个顺序变了，和东北人说的“不知道”与“知不道” 类似的感觉。

但是，无论工作在略小于击穿电压，还是略大于击穿电压，探测器都非常容易被“击穿”烧毁。

解决方式就是串联一个“电阻”，在很多时候叫做“淬灭电阻”，在光模块电路工程师那里，经常叫增益电阻

Y4T171 为何APD的电压输入端会串联一个电阻

这个“淬灭电阻”的作用类似家里的“保险丝”，电流很大时，电阻会产生一个大的分压，降低/关断输出端电压，避免电流过大导致加电被烧毁。

什么是SiPM，PM是光电倍增管，APD就是一种特殊类型的光电倍增管，是利用雪崩效应实现的光电倍增效果的一种探测器。

Y3T32 光电倍增管

SiPM，就是用硅这种材料来制作的APD，或者叫做SAPD，或者叫做PM，在这个场景下，它们表述的是同一种意思。

用硅来做APD，这个淬灭电阻就能集成，用多晶硅制作薄膜电阻，合集2022上第448-454页说的是多晶硅材料。

激光雷达用一个探测器很难实现大范围/高灵敏度的回波检测，需要制作非常多的探测器阵列，来提高接收性能。这也是我们通常看到的SiPM是阵列出现的原因。

N个感光面，一组一组的级联起来形成像素阵列，可以分区计算光学能量并描绘出被测物体的三维轮廓。（Y8T247可探知三维轮廓+移动速度，他们不一样）

Y8T247 旭创：激光雷达芯片

对于物体反射回来的光，经过大汇聚透镜组以及衍射透镜后，进入探测器SiPM阵列的光敏区，由于光学透镜的汇聚，导致探测器的入射光的位置很小。

一定程度上是浪费探测器那么大的光学区，也起不到提升灵敏度的效果。

华为在2022年1月公布的一个技术，在传统的SiPM结构上进一步提升接收性能。

审核编辑 ：李倩