[发明专利]一种高性能环境光接近光传感器芯片

说明书

本发明提供的是一种高性能环境光接近光传感器芯片，由第一光电二极管(1)、第二光电二极管(2)、单光子雪崩光电二极管(3)、第一跨阻放大器(41)、第二跨阻放大器(42)、差分放大器(5)、淬灭电路阵列(6)、开关阵列(7)、多输入与门(8)、时间数字转换器(9)、脉冲激光(10)和偏置电压模块(11)组成。本发明可用于环境光强度和接近光的探测，可广泛应用于智能手机，智能平板等电子移动设备领域。

技术领域

本发明涉及的是一种高性能环境光接近光传感器芯片，本发明可应用于智能手机、平板电脑等电子移动设备领域。属于光电技术领域。

背景技术

随着大量的移动电子设备进入我们的生活，为了追求更好的用户体验，越来越多的移动电子设备在其中集成了光传感器。光传感器已经从最初的科研、工业和医疗应用等领域成功进入我们的日常生活。

环境光传感器是一种基于半导体的光电效应原理所开发的，其可用来对周围环境光的强度进行检测，在移动电子设备中用来探测周围环境光明暗程度来调节屏幕明暗。接近光传感器是利用飞行时间法实现接近距离的测量，例如在智能手机的使用场景中，当用户在接听或拨打电话时，将手机靠近头部，接近光传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便控制屏幕背光熄灭，拿开时再度点亮背光，这样更方便用户操作也更为节省电量，并防止误触。现在移动电子设备中对各种传感器的集成度要求是不断提高的，传统的环境光和接近光传感器都是分离器件，显然不能满足现在高集成度要求，这就要求环境光和接近光传感器需要进一步的小型化和集成化。

为了解决该问题，本发明公开了一种高性能环境光接近光传感器芯片，可应用于智能手机、平板电脑等移动设备领域。该系统将用于环境光探测的第一光电二极管和用于接近光探测的单光子雪崩光电二极管集成在同一个芯片上，同时芯片上集成一个用金属覆盖的第二光电二极管用来对第一光电二极管进行暗噪声的减小。为了避免环境光变化对接近光探测的影响，芯片可以监控通过第一光电二极管输出电流的大小，对脉冲激光强度、单光子同步接入时间数字转换器的个数以及单光子雪崩光电二极管的偏置电压强度进行编程，来防止环境光变化对接近光探测的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能环境光接近光传感器芯片，可以用于智能手机、平板电脑等电子移动设备领域。

一种高性能环境光接近光传感器芯片，由第一光电二极管(1)、第二光电二极管(2)、单光子雪崩光电二极管(3)、第一跨阻放大器(41)、第二跨阻放大器(42)、差分放大器(5)、淬灭电路阵列(6)、开关阵列(7)、多输入与门(8)、时间数字转换器(9)、脉冲激光(10)和偏置电压模块(11)组成。

本发明是这样实现的：所述芯片中第一光电二极管(1)位于芯片的中央，第二光电二极管(2)和单光子雪崩光电二极管(3)围绕在第一光电二极管(1)的周围；偏置电压模块(11)为第一光电二极管(1)、第二光电二极管(2)和单光子雪崩光电二极管(3)提供运行所需的偏置电压；第一光电二极管(1)输出连接第一跨阻放大器(41)的输入，第二光电二极管(2)输出连接第二跨阻放大器(42)的输入；第一跨阻放大器(41)的输出接入差分放大器(5)的同相输入，第二跨阻放大器(42)的输出接入差分放大器(5)的反向输入，差分放大器(5)将第一跨阻放大器(41)输出电压与第二跨阻放大器(42)输出电压的差值放大为电压信号，该电压信号用于控制开关阵列(7)、脉冲激光(10)输出光强的强度和偏置电压模块输出电压的强度；芯片中有多个单光子雪崩光电二极管(3)，每个单光子雪崩光电二极管的输出接入淬灭电路阵列(6)中对应淬灭电路的输入，淬灭电路阵列(6)的输出连接开关阵列(7)的输出，开关阵列(7)的输入接入多输入与门(8)的输入，多输入与门(8)的输出连接时间数字转换器(9)的start端，脉冲激光(10)的同步脉冲输出连接时间数字转换器(9)的stop端。