지동우 김수훈 2022-02 31412 https://aurora.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/20717 학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :전자공학과,2022. 2 본 논문에서는 시간 창 기법을 사용한 단일 광자 애벌란치 다이오드(SPAD) 어레이 센서를 제안한다. 이러한 SPAD 센서가 탐지할 수 있는 시간을 시간 창으로 제한함으로써 SPAD의 노이즈 성분인 다크-카운트 레이트 (DCR)을 최소화하고, 이를 통해 탐지율을 높이고자 한다. 각 픽셀에 공급되는 시간 창 기법과 관련된 신호는 전파 지연으로 인한 스큐를 막기 위해 클락 트리를 사용하여 각 픽셀에 공급해 주었다. 제안된 센서 어레이는 180nm BCD CMOS 공정을 사용하였으며, 48×48개의 픽셀로 이루어져 있다. 각 픽셀은 171.09μm2의 활동영역을 가지는 SPAD를 포함한 1,764μm2의 크기로 제작되었다. SPAD소자의 노이즈 특성은 데드 타임을 주어 118Hz 및 애프터 펄싱 확률을 0.47%까지 감소시켰다. 또한, 포톤 탐지 확률은 12.32%로 측정되었다. 전체 시스템은 7.56mm2의 크기로 제작되었으며, 초당 400k 프레임의 데이터를 측정하고 SPAD에는 55V의 전압을 걸어준다. 상기 조건에서 4800개의 프레임을 측정하였을 때, 923개의 포톤을 감지하였다. I 서론 1 II 본론 5 1. 단일 광자 애벌란치 다이오드 (SPAD) 5 1.1 제안된 SPAD의 구조 및 원리 5 1.2 제안된 SPAD의 특성 15 1.2.1 SPAD의 항복전압 15 1.2.2 SPAD의 노이즈 특성 18 1.2.3 SPAD의 광 탐지 효율 25 2. 제안된 SPAD 어레이 센서 28 2.1 SPAD 픽셀 구조 및 시간 창 기법 28 2.2 데이터 판독 회로 30 2.3 SPAD 시스템 어레이 35 III 측정 39 IV 결론 45 참고문헌 47 Abstract 49 kor The Graduate School, Ajou University 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. 시간 창 기법을 이용한 표준 CMOS 공정에서의 단일 광자 애벌란치 다이오드 어레이 센서 Single Photon Avalanche Diode Array Sensor In Standard CMOS Process Using Time Window Technique Thesis 아주대학교 일반대학원 Kim Soo-Hun 일반대학원 전자공학과 2022. 2 Master I804:41038-000000031412 https://dcoll.ajou.ac.kr/dcollection/common/orgView/000000031412 다크-카운트 레이트(DCR) 단일 광자 애벌란치 다이오드(SPAD) 시간 창 기법 애프터 펄싱(AP)