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盖革模式雪崩光电二极管的场效应管淬灭电路设计

施向东 赖晓艳

施向东, 赖晓艳. 盖革模式雪崩光电二极管的场效应管淬灭电路设计[J]. 红外技术, 2021, 43(1): 56-59,78.
引用本文: 施向东, 赖晓艳. 盖革模式雪崩光电二极管的场效应管淬灭电路设计[J]. 红外技术, 2021, 43(1): 56-59,78.
SHI Xiangdong, LAI Xiaoyan. Design of Field-Effect Transistor Quenching Circuit for Geiger-Mode Avalanche Photodiodes[J]. Infrared Technology , 2021, 43(1): 56-59,78.
Citation: SHI Xiangdong, LAI Xiaoyan. Design of Field-Effect Transistor Quenching Circuit for Geiger-Mode Avalanche Photodiodes[J]. Infrared Technology , 2021, 43(1): 56-59,78.

盖革模式雪崩光电二极管的场效应管淬灭电路设计

详细信息
    作者简介:

    施向东(1970-),男,洛阳人,政工师,主要研究方向为红外对射技术防范研究。E-mail: 326330715@qq.com

  • 中图分类号: TN958.98

Design of Field-Effect Transistor Quenching Circuit for Geiger-Mode Avalanche Photodiodes

  • 摘要: 雪崩光电二极管(Avalanche Photondiode,APD)是一种常用于激光探测领域的光敏元件。本文针对盖革模式雪崩光电二极管(Geiger Mode-Avalanche Photondiode,Gm-APD)工作时发生的雪崩效应,设计了一种场效应管淬灭电路(Field Effect Transistor Quenching Circuit)。首先,针对Gm-APD器件的特性建立了Gm-APD的电学模型。其次,在此模型的基础上,设计并仿真验证了场效应管淬灭电路,实现了对Gm-APD的快速淬灭。结果表明,本文设计的场效应管淬灭电路淬灭速度快、死时间短、性能较优,淬灭时间和死时间分别为21.026 ns和16.5 ns,满足激光测距成像的应用需求。
  • 图  1  APD反偏电压/电流关系图

    Figure  1.  APD inverse voltage/current diagram

    图  2  Gm-APD电学模型

    Figure  2.  Gm-APD electrical model

    图  3  Gm-APD光子触发模型仿真波形

    Figure  3.  Gm-APD photon trigger model simulation waveform

    图  4  Gm-APD被动淬灭电路原理图

    Figure  4.  Gm-APDPassive quenching circuit schematic

    图  5  Gm-APD被动淬灭电路雪崩电压变化波形图

    Figure  5.  Gm-APD passive quenching circuit avalanche voltage change waveform

    图  6  主动淬灭电路的原理图和仿真波形图

    Figure  6.  Schematic diagram and simulation waveform of active quenching circuit

    图  7  场效应管淬灭电路电路图以及等效模型

    Figure  7.  Circuit diagram and equivalent model of field effect transistor quenching circuit

    图  8  Gm-APD场效应管淬灭电路雪崩电压变化波形图

    Figure  8.  Gm-APD field effect transistor quenching circuit avalanche voltage change waveform

    表  1  淬灭时间比较

    Table  1.   Quenching time comparison

    Quenching mode Quenching time/ns Dead time/ns
    Passive quenching 1231 422.4
    Active quenching 52.2 20
    Field effect transistor quenching 21.026 16.5
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-06
  • 修回日期:  2021-01-07
  • 刊出日期:  2021-01-20

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