[发明专利]一种CMOS SPAD光电器件的等效电路

摘要

本发明请求保护一种CMOS SPAD器件的等效电路，主要包括P+/中心N阱结阻抗、器件内部两侧的P+/N阱结阻抗、中心N阱/P衬底结阻抗、焊盘阻抗等。在等效电路中加入电流源是为了模拟光生载流子在器件内部的运动情况，其中，P+/中心N阱结的阻抗可以分为倍增区阻抗和漂移区阻抗，Ra、La、Rl代表倍增区阻抗，Rd、Rs代表漂移区阻抗。由于倍增区的交流传导电流相对于交流电压有一个90°的相位延迟引起的，所以在倍增区中存在电感La元件；电容C代表P+/中心N阱的结电容。器件内部两侧的P+/N阱结阻抗采用电容Cp+/n‑well和电阻Rp+/n‑well串联的方式代替，在中心N阱/P衬底结阻抗中除了包括N阱区域电阻Rwell、和中心N阱/P衬底结电容Csub1，还加入了并联方式的电容Csub2和电阻Rsub。

主权项

1.一种CMOS SPAD光电器件的等效电路，所述CMOS SPAD光电器件包括阳极、阴极、P+、N+、N阱、中心N阱及P‑衬底，中心N阱和P+之间的区域为雪崩区，其特征在于，所述等效电路包括P+/中心N阱结阻抗、两侧的P+/N阱结阻抗、中心N阱/P衬底结阻抗、焊盘阻抗，所述P+/中心N阱结的阻抗分为倍增区阻抗和漂移区阻抗，电阻R_a、电感L_a及电阻R_l代表倍增区阻抗，电阻R_a和电感L_a串联后与电阻R_l并联，R_a、L_a、电阻R_d、电阻R_s代表漂移区阻抗，电阻R_d的一端和倍增区阻抗的电阻R_l相连接，电阻R_d的另一端和电阻R_s相连接；电阻R_l两端还并联有电容C，电容C代表P+/中心N阱的结电容；所述两侧的P+/N阱结阻抗包括电容C_p+/n‑well和电阻R_{p+/n‑well，}电容C_p+/n‑well和电阻R_p+/n‑well串联；所述中心N阱/P衬底结阻抗包括N阱区域电阻R_{n‑well/p‑sub}、中心N阱/P衬底结电容C_sub1，还包括并联的电容C_sub2和电阻R_sub，并联后的电容C_sub2和电阻R_sub与中心N阱/P衬底结电容C_sub1相连接；焊盘阻抗Z_pad依次与电感L_p1、电阻R_p1相连接，R_p1还分别与电容C_p、电阻R_p+/n‑well相连接，焊盘阻抗Z_pad还依次与电感L_p2、电阻R_p2相连接，R_p2还分别与电阻R_{p+/n‑well、}电阻R_l、电阻R_p+/n‑well相连接，P+/中心N阱结阻抗两端还设置有电流源Ip。