发明公布-2022115826485-雪崩二极管控制电路.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115832097A
(43)申请公布日2023.03.21
(21)申请号202211582648.5
(22)申请日2022.12.09
(71)申请人浙桂（杭州）半导体科技有限责任公
司
地址310000浙江省杭州市滨江区浦沿街
道六和路368号一幢(北)三楼D3488室
(72)发明人任伟平岳越
(74)专利代理机构北京恒泰铭睿知识产权代理
有限公司11642
专利代理师何平
(51)Int.Cl.
H01L31/107(2006.01)
G01J1/44(2006.01)

权利要求书1页说明书8页附图21页
(54)发明名称
雪崩二极管控制电路
(57)摘要
本申请公开了一种雪崩二极管控制电路，其
包括雪崩二极管、信号检出电路和连接于所述雪
崩二极管和信号检出电路之间的直流滤波电路。
所述雪崩二极管控制电路提供了一种优化的电
路设计方案，能够从电路设计的维度降低甚至消
除反向偏置电压的不均一性对所述雪崩二极管
控制电路的影响。
CN115832097A
CN115832097A权利要求书1/1页

1.一种雪崩二极管控制电路，其特征在于，包括：雪崩二极管、信号检出电路和连接于
所述雪崩二极管和信号检出电路之间的直流滤波电路。
2.根据权利要求1所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述信号检出电路包括直流重建
电路和连接于所述直流重建电路的信号处理电路。
3.根据权利要求1所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述直流滤波电路包括至少一电
容，或者，所述直流滤波电路包括至少一电容和连接于所述电容的电阻，或者，所述直流滤
波电路包括至少一电容和连接于所述电容的电感。
4.根据权利要求2所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述直流重建电路为被动式直流
重建电路。
5.根据权利要求2所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述直流重建电路为主动式直流
重建电路，所述雪崩二极管控制电路包括连接于所述信号处理电路和所述直流重建电路之
间的逻辑控制电路。
6.根据权利要求1所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述信号处理电路包括至少一反
相器，至少一所述反相器包括连接于所述直流重建电路的低压场效应管。
7.根据权利要求2所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述雪崩二极管控制电路进一步
包括主动式复位电路和连接于所述主动复位电路和所述信号检出电路之间的逻辑控制电
路。
8.根据权利要求1所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述雪崩二极管控制电路进一步
包括连接于所述雪崩二极管与所述直流滤波电路之间的分压电路。
9.根据权利要求1所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述雪崩二极管控制电路进一步
包括连接于所述雪崩二极管与所述直流滤波电路之间的保护电路。
10.根据权利要求1所述的雪崩二极管控制电路，其中，所述雪崩二极管控制电路进一
步包括连接于所述直流滤波电路与所述信号检出电路之间的保护电路。

2
CN115832097A说明书1/8页

雪崩二极管控制电路

技术领域
[0001]本申请涉及半导体领域，具体涉及一种雪崩二极管控制电路。

背景技术
[0002]雪崩二极管是一种能够实现光电转换的半导体元器件。雪崩二极管包括雪崩光电
二极管(APD，AvalanchePhotodiode)和单光子雪崩二极管(SPAD，
SinglePhotonAvalancheDiode)。雪崩二极管具有输出功率大、工作效率高、体积小等优点，
被广泛应用于激光雷达、激光显微镜、光通信等领域。
[0003]雪崩二极管的工作原理为：当施加于雪崩二极管的反向偏置电压大于雪崩电压
Vbd时，雪崩二极管发生雪崩现象，反向电流突增，可以实现对光信号的迅速放大。SPAD是一
个被反向偏置的PN结，当施加于其的偏置电压的大小为在雪崩电压Vbd基础上再叠加一个
过载电压Vex时，这个PN结将会工作于盖革(Geiger)模式。
[0004]SPAD的负极在工作过程中接高电压，正极在工作过程中接低电压。如图1所示，
SPAD可在状态1、状态2和状态3三个工作状态之间切换。状态1是加了偏置电压后，SPAD进入
OFF状态。状态2是当该状态受到触发(Trigger)后产生雪崩击穿，SPAD进入大电流的ON状
态。当电流增大至SPAD工作于盖革模式时，光增益为无限大。该无限大的增益是由半导体内
的碰撞离化现象(impactionization)所产生的。该现象所产生的大电流虽然叫做击穿，但
是由于大量的电子并不会破坏晶体结构，所以并没有器件的损伤。最后，这个大电流会降低
SPAD的偏置电压，使得反向偏置电压为雪崩电压Vbd，SPAD进入到状态3。
[0005]SPAD在发生雪崩之后，SPAD两端的电荷随着雪崩电流减小，把SPAD带入