[发明专利]一种Si‑APD器件

说明书

技术领域

本发明属于激光测距领域，具体涉及一种新型Si-APD器件。

背景技术

Si-APD，中文名称为硅雪崩光电二极管，主要应用于在激光测距领域，该光电转换装置具有高灵敏度，其增益(M)通常与偏置电压有关，最理想的偏置电压是击穿电压附近增益最高，所以偏置电压电路的良好设计将会带来高增益。然而Si-APD的击穿电压与温度相关，其温度系数大，平常使用时由环境温度变化125℃(-45℃～+85℃)，偏置电压会跟随温度的变化而变化，基本有几十伏来保持高增益的稳定。

目前的偏置方式有：1)、固定偏置，偏置电压比击穿电压低很多，即使温度变化了其偏置电压也不会超过击穿电压，(当超过击穿电压后会带来很大的噪音或将器件直接损毁)，但其增益也会低很多而没有最佳使用效果；2)、动态偏置，利用器件的偏压接近击穿电压时噪音会增大的原理，制作一个噪音检测反馈控制环路来动态控制偏置电压，当温度减少时，击穿电压变小，噪音增加，电路调小偏压使噪音变小；反之亦然。使得器件的使用条件最佳而达到高增益的目的，虽该方法使得器件的极限性能得以发挥，但电路非常复杂，算法也很复杂，成本较高。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种简单有效的新型Si-APD器件，解决了动态偏置的复杂性问题，降低了测距系统的复杂程度和成本，简单实用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种新型Si-APD器件，其包括相邻并列设置的第一Si-APD单管和第二Si-APD单管，该第一Si-APD单管与光窗口相对应作光探测单元，所述第二Si-APD单管背光设置作击穿电压探测单元，该第一Si-APD单管和第二Si-APD单管共用负极。

进一步的，所述第一Si-APD单管的正极连接光电流检测电路；所述第二Si-APD单管的正极通过负反馈控制环路与所述第一Si-APD单管和第二Si-APD单管的共同负极相电连。

进一步的，所述负反馈控制环路为检测所述第二Si-APD单管中的暗电流，并通过线性变化控制相应的偏置电压，将暗电流维持在设定值时则为所述第一Si-APD单管的工作偏置电压。

进一步的，所述负反馈控制环路包括依次电性连接的暗电流检测电路、控制电压产生电路和高压偏置电路，其中，所述控制电压产生电路与一偏置电压设定电路电性连接。

本发明的有益效果：根据集成电路工艺上相邻器件性能一致的原理，采用对管式的Si-APD，由第一Si-APD单管进行光探测，由第二Si-APD单管作为击穿电压探测单元，通过检测该第二Si-APD单管的暗电流，并由负反馈控制环路稳定该暗电流的值，当暗电流维持在设定值时比如10微安时的电压值作为第一Si-APD单管的工作偏置电压，就可以得到最佳偏置的效果，进而解决了传统动态偏置的复杂性问题，也降低了测距系统的复杂程度和成本，简单实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

一种如图1所示的新型Si-APD器件，其包括相邻并列设置的第一Si-APD单管11和第二Si-APD单管12，该第一Si-APD单管11与光窗口相对应作光探测单元，所述第二Si-APD单管12背光设置作击穿电压探测单元，该第一Si-APD单管11和第二Si-APD单管12共用负极。

该发明通过对管式Si-APD结构，其一作为光探测单元，其一作为击穿电压探测单元，通过对该击穿电压探测单元进行暗电流检测，并采用负反馈控制环路来稳定该暗电流的值，当暗电流维持在设定值比如10微安、5微安等时的击穿电压则为第一Si-APD单管的工作偏置电压，最终实现了最佳偏置的效果，也就实现了激光测距的高灵敏度。