《传感器原理及应用》课程PPT教学课件（现代传感技术）第3讲 自扫描光电二极管阵列（SSPD）、光电位置传感器（PSD）、输液过程中的光点传感器

第二节自扫描光电二极管阵列 (SSPD) 自扫描分线阵和面阵 电荷存储原理 预充电放电(积分)-充电(信号输出) 放电(积分)-充电(信号输出) AI膜v栅极漏极 Sio2 -Si 光电二极管 图2-6SSPD像 元结构图

第二节 自扫描光电二极管阵列 (SSPD)  自扫描,分线阵和 面阵 一、电荷存储原理 预充电—放电（积分）--充电（信号输出） --放电（积分）--充电（信号输出）--

PUg=L VT RLIE R D VD D C 图27电荷存储工作原理 a)预充电b)放电(积分)c)充电(信号输出) (1)预充电:Q=CdUc(2-4) 2)曝光(放电):AQ(Lp+D)T ≈lpTs(2-5) 放电结束:Ucd=Uc-△QCd(2-6) (3)再充电(信号输出): ULmax=Uc-Ucd=AQ/Cd (2-7)

（1）预充电：Q=CdUc （2-4） （2）曝光（放电）：ΔQ=（Ip+ID）Ts ≈IpTs（2-5） 放电结束：Ucd=Uc-ΔQ/Cd（2-6） （3）再充电（信号输出）： ULmax=Uc-Ucd= ΔQ/Cd（2-7）

fon-2 D 图28信号波形 ULmax=IpTs/Cd=SpETS/Cd(2-8) ◆L=UlmR=LpIs/;τ=RCd(2-9) ◆最大曝光量Hmax=(ETs)max -CdUc/Sp (2-10)

 ULmax=IpTs/Cd=SpETs/Cd （2-8）  IL= Ulmax/RL=IpTs/τ ； τ =RLCd （2-9）  最大曝光量Hmax=（ETs）max =CdUc/Sp （2-10） τ

Q二、SPD器件 1线阵SSPD (1)感光部分:(2)多路开关3)移位寄存器 数字移位寄存器 EOS UBN Ⅴ"T VT N R VD、ⅣD C U COM 图29线阵SSPD器件电气原理图

二、SSPD器件 1.线阵SSPD (1) 感光部分;(2)多路开关;(3)移位寄存器

◆波形图: 气几几几几几 S BN BN BN BN AnmA 图2-10ssPD器件工作波形

 波形图:

2.面阵SSPD 二维扫描(水平和垂直);视频Uout增加控制 换行时留出2个像元采样时间便 于波形自阅. 水平(X)扫描电路 EOL H …H VT U, VTI EVT R H用 行线 列线 EOF 图2-11面阵SSPD器件的结构原理

2.面阵SSPD 二维扫描(水平和垂直);视频Uout增加控制 先行后列,换行时留出2个像元采样时间,便 于消隐.波形自阅

3开关噪声及补偿 Uo(t) 输出信号 开关噪声 图2-13开关噪声 有两种补偿方法:(1)阵列补偿 (2)邻近位

3.开关噪声及补偿 有两种补偿方法: (1)阵列补偿 (2)邻近位

数字移位寄存器 EOS Us Rs Rf VT 数字移位寄存器 EOS 感光阵列 U w U UNRs VT 粉“ 补偿阵列 VD1千立中 COM COM 图2-14开关噪声补偿电路 阵列补偿b)邻近位

SSPD主要特性参数(自阅) 四、SSPD信号读出及放大电路 1电流放大输出 Uo= ForT(2-11)Rs调整合适 Us Rs Re VT C VD C 图2-16电流放大电路及输出波形 )电流放大器b)输出波形

三、SSPD主要特性参数（自阅） 四、SSPD信号读出及放大电路 1.电流放大输出 Uo=IosRf (2-11) Rs 调整合适

2电荷积分输出 Uo=Cdud/cf (2-12) 特点:信噪比高动态范围宽但读出速度低 VT f R 图2-17电荷放大电路及输出波形 a)电荷放大电路b)输出波形

2.电荷积分输出 Uo=CdUd/Cf (2-12) 特点:信噪比高,动态范围宽.但读出速度低