01
SPAD技术概述
什么是SPAD？单光子雪崩二极管的工作原理、盖革模式与线性模式对比、核心优势与应用领域。
基础原理
02
雪崩倍增机制
碰撞电离与雪崩效应、盖革模式自持雪崩、淬灭机制（被动/主动）、死时间与恢复过程。
物理淬灭
03
SPAD器件结构
P-N结设计、保护环结构、浅沟槽隔离、背照式与正照式结构对比。
工艺器件
04
关键性能参数
光子探测效率(PDE)、暗计数率(DCR)、后脉冲概率、时间抖动(Jitter)、死时间。
指标测试
05
读出电路基础
前端电路架构、淬灭电阻与淬灭电路、雪崩脉冲检测、电平转换与输出缓冲。
电路前端
06
SPAD阵列设计
像素架构（共享/独立淬灭）、行列寻址、列并行读出、全局快门与卷帘快门。
阵列像素
07
时间相关单光子计数(TCSPC)
TCSPC原理、时间幅度转换器(TAC)、时间数字转换器(TDC)、直方图构建。
计时TDC
08
SPAD在激光雷达(LiDAR)中的应用
直接飞行时间(dToF)、间接飞行时间(iToF)、SPAD阵列在LiDAR中的优势。
LiDAR测距
09
SPAD在量子通信中的应用
单光子源与SPAD、量子密钥分发(QKD)、BB84协议、量子比特探测效率。
量子QKD
10
SPAD在生物医学成像中的应用
荧光寿命成像(FLIM)、扩散光学断层(DOT)、正电子发射断层(PET)中的SPAD。
生物FLIM
11
SPAD噪声分析
暗计数来源（热、隧穿、陷阱）、后脉冲机制与抑制、光学/电学串扰。
噪声串扰
12
SPAD温度特性
温度对DCR/PDE/时间抖动的影响、温控系统设计要点。
温度稳定性
13
SPAD工艺技术
标准CMOS兼容性、专用工艺、3D堆叠(BSI+Cu-Cu)、SOI工艺。
工艺CMOS
14
SPAD光学设计
微透镜阵列、抗反射涂层(ARC)、滤光片设计、光耦合效率优化。
光学微透镜
15
SPAD驱动电路设计
高压偏置(DC-DC升压)、偏置调节、温度补偿偏置、过压保护。
驱动偏置
16
SPAD淬灭电路设计
被动淬灭(电阻)、主动淬灭(MOSFET)、混合淬灭、快速淬灭技术。
淬灭电路
17
SPAD时间抖动优化
时间不确定性来源、抖动模型、低抖动设计策略、测量方法。
抖动优化
18
SPAD光子探测效率提升
PDE与波长关系、增透膜、深耗尽层、PDE与偏压关系。
PDE效率
19
SPAD阵列串扰抑制
光学串扰(光子再发射)、电学串扰(衬底耦合)、深沟槽隔离(DTI)、掩埋层隔离。
串扰隔离
20
SPAD后脉冲抑制
后脉冲时间常数、多阈值淬灭、门控探测模式、后脉冲统计建模。
后脉冲抑制
21
SPAD门控模式探测
门控模式原理、门控信号产生、宽度与延迟控制、DCR抑制。
门控模式
22
SPAD自由运行模式
自由运行原理、死时间管理、计数率限制、与门控模式对比。
自由运行对比
23
SPAD阵列校准技术
像素响应非均匀性(PRNU)校准、暗电流校准、时间偏移校准、增益校准。
校准PRNU
24
SPAD数据读出架构
并行读出、串行读出、事件驱动读出、基于地址的事件表示(AER)。
读出AER
25
SPAD与TDC集成设计
TDC架构(延迟链、游标法、流水线)、分辨率与动态范围、像素级集成。
TDC集成
26
SPAD系统级设计
光学系统、电子系统、散热设计、封装与集成。
系统封装
27
SPAD测试与表征
暗计数率、PDE、时间抖动、后脉冲测试方法。
测试表征
28
SPAD可靠性分析
老化效应、辐射效应(单粒子/总剂量)、ESD保护、长期稳定性。
可靠性辐射
29
SPAD前沿技术
数字SPAD、SPAD+AI、片上阵列处理器、多光谱SPAD。
前沿AI
30
SPAD应用案例实战
dToF LiDAR系统、量子随机数发生器、FLIM系统搭建。
实战案例