CN104199502B - 一种Si-APD的偏压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Si‑APD偏压方法，包括一背光Si‑APD单管和一面光Si‑APD单管，该背光Si‑APD单管与面光Si‑APD单管相邻设置，其特征在于，将环境对面光Si‑APD单管造成的影响补偿消除，包括如下步骤：对背光Si‑APD单管的暗电流进行连续采样，得到一连续的暗电流值；因暗电流值与面光Si‑APD单管的偏置电压相关；设置一控制电压产生电路连接至背光Si‑APD单管和面光Si‑APD单管的共用负极上，控制控制电压产生电路所产生的电压值使得暗电流值维持在设定值时，该电压值即为相应的偏置电压。该发明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。

Description

一种Si-APD的偏压方法
技术领域
本发明属于激光测距领域，具体涉及一种Si-APD的偏压方法。
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Si-APD偏压方法，解决了传统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Si-APD偏压方法，包括一背光Si-APD单管和一面光Si-APD单管，该背光Si-APD单管与面光Si-APD单管相邻设置，其特征在于，将环境对面光Si-APD单管造成的影响补偿消除，包括如下步骤：对背光Si-APD单管的暗电流进行连续采样，得到一连续的暗电流值；因暗电流值与面光Si-APD单管的偏置电压相关；设置一控制电压产生电路连接至背光Si-APD单管和面光Si-APD单管的共用负极上，控制控制电压产生电路所产生的电压值使得暗电流值维持在设定值时，该电压值即为相应的偏置电压。
进一步的，在背光Si-APD单管正极接暗电流检测电路进行对该背光Si-APD进行暗电流采样；将背光Si-APD单管和面光Si-APD单管封装于一体；所述面光Si-APD单管连接光电流检测电路；所述电压值与暗电流之间的关系：U＝kI，其中，U-电压值，I-暗电流值，k-系数。
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，由面光Si-APD单管进行光探测，由背光Si-APD单管作为击穿电压探测单元，通过连续采样该背光Si-APD单管的暗电流，并由控制电压产生电路所产生的电压至背光Si-APD单管与面光Si-APD单管的共用负极，通过控制该电压来维持稳定的暗电流，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Si-APD偏压方法，其包括一背光Si-APD单管和一面光Si-APD单管，该背光Si-APD单管与面光Si-APD单管相邻设置，将环境对面光Si-APD单管造成的影响补偿消除，包括如下步骤：对背光Si-APD单管的暗电流进行连续采样，得到一连续的暗电流值；因暗电流值与面光Si-APD单管的偏置电压相关；设置一控制电压产生电路连接至背光Si-APD单管和面光Si-APD单管的共用负极上，控制控制电压产生电路所产生的电压值使得暗电流值维持在设定值时，该电压值即为相应的偏置电压。
该发明通过以采样并调整背光Si-APD单管的最佳偏置电压，再根据集成电路工艺上相邻器件性能一致的原理，同步调整面光Si-APD单管的最佳偏置电压，以达到产品的高灵敏性能。因产品的光灵敏性与面光Si-APD单管的击穿电压相关，当面光Si-APD单管或背光Si-APD单管维持在击穿电压时，其光灵敏性最佳，而面光Si-APD单管或背光Si-APD单管的击穿电压直接与其暗电流相关，本发明即在此基础之上进行设计。
具体地，在背光Si-APD单管正极接暗电流检测电路进行对该背光Si-APD单管进行暗电流连续采样，将采样到的暗电流连接至控制电压产生电路中，以电压值与暗电流之间的关系：U＝kI，(U-电压值，I-暗电流值，k-系数)设定的偏置电压设定电路，对偏置电压进行设定，最终产生高压偏置电路连接至背光Ai-APD单管和面光Si-APD单管的共用负极上。最后，在所述面光Si-APD单管连接光电流检测电路，以保证产品的正常使用功能。
生产时，将背光Si-APD单管和面光Si-APD单管封装于一体。实现产品的集成化，方便储运、管理。至于其封装方法在现有技术已具有很多，在此不进行赘述。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种Si-APD的偏压方法，包括一背光Si-APD单管和一面光Si-APD单管，该背光Si-APD单管与面光Si-APD单管相邻设置，其特征在于，将环境对面光Si-APD单管造成的影响补偿消除，包括如下步骤：对背光Si-APD单管的暗电流进行连续采样，得到一连续的暗电流值；因暗电流值与面光Si-APD单管的偏置电压相关；设置一控制电压产生电路连接至背光Si-APD单管和面光Si-APD单管的共用负极上，控制控制电压产生电路所产生的电压值使得暗电流值维持在设定值时，该电压值即为相应的偏置电压；根据集成电路工艺上相邻器件性能一致的原理，同步调整面光Si-APD单管的最佳偏置电压。
2.根据权利要求1所述一种Si-APD的偏压方法，其特征在于：将背光Si-APD单管和面光Si-APD单管封装于一体。
3.根据权利要求1所述一种Si-APD的偏压方法，其特征在于：所述面光Si-APD单管连接光电流检测电路。
4.根据权利要求1所述一种Si-APD的偏压方法，其特征在于：所述电压值与暗电流之间的关系：U＝kI，其中，U-电压值，I-暗电流值，k-系数。
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