單光子雪崩二極管(SPAD)作為工作在蓋革模式的高靈敏度光電探測器,核心用于捕獲單個光子信號并實現雪崩倍增,廣泛適配激光雷達、量子通信、醫學影像等領域。選購需聚焦核心性能參數、波段適配性、場景兼容性三大維度,規避性能誤配、成本浪費等問題,精準匹配微弱光探測需求,以下為核心選購要點。
1.核心性能參數是選購核心依據,直接決定探測精度。光子探測效率(PDE)需與目標波段匹配,硅基SPAD在可見光至近紅外波段表現優異,某型號在1300-1550nm短波紅外波段PDE可達30%以上,適配激光雷達遠距離探測。暗計數率(DCR)需優先選擇低數值型號,室溫下260Hz級低DCR可減少噪聲干擾,高過偏壓場景需確認DCR抑制能力。時間特性方面,皮秒級響應速度適配超快探測需求,死時間需與應用頻率匹配,避免信號漏檢。
2.單光子雪崩二極管波段與結構選型需貼合應用場景。短波長探測優先選硅基P-on-N結構SPAD,長波長及紅外場景可選用Ge-on-Si型,其與CMOS工藝兼容性強,適合陣列集成。單點SPAD適配低集成度需求,陣列型適合激光雷達成像、3D傳感等場景,需關注像素均勻性與擊穿電壓偏差。封裝形式方面,金屬、陶瓷封裝適配工業惡劣環境,表面貼裝型適合小型化設備集成。
3.環境適應性與系統兼容性不可忽視。溫度穩定性方面,SPAD增益隨溫度升高而降低,需確認是否具備溫度補償功能,室溫工作型號可規避復雜制冷系統,降低集成成本。偏壓特性需匹配驅動電路,過偏壓設置直接影響DCR與PDE,建議選擇擊穿電壓穩定、支持寬范圍過偏壓調節的型號。抗干擾能力需適配應用場景,強光環境需強化抗串擾設計,確保探測精度不受外部光干擾。
4.單光子雪崩二極管成本與品質需綜合權衡。科研場景(量子通信、極限靈敏度探測)可選擇SNSPD,但需接受低溫與高成本;激光雷達、消費電子等量產場景,硅基性價比更優,優先選擇索尼、知芯半導體等技術成熟廠商產品。同時核查淬滅電路適配性,被動淬滅結構簡單成本低,主動淬滅響應更快,需結合響應速度需求選擇。遵循以上要點,可精準選出適配場景的SPAD,大化發揮微弱光探測性能優勢。
