Qu'est-ce que SPAD (photodiode à avalanche à photon unique) ?

Photodétecteur polarisé en inverse au-delà de la tension de claquage, qui produit une forte impulsion par multiplication en avalanche même pour un seul photon. Utilisé pour la mesure de distance, notamment en LiDAR.

Nom japonais: SPAD(単一光子アバランシェダイオード)

« SPAD (photodiode à avalanche à photon unique) » apparaît dans 3 questions d'entraînement réparties sur 2 thèmes, dont Capteurs d'images et composants optiques, Jonction PN et diodes.

Domaine: Capteurs d'images et composants optiques

S'entraîner : questions sur SPAD (photodiode à avalanche à photon unique)

Quelle caractéristique d'une photodiode à avalanche (APD) est correcte ?

  1. AElle émet fortement de la lumière lorsqu'un courant la traverse
  2. BElle amplifie en interne le photocourant par multiplication par avalanche et détecte avec une grande sensibilité les lumières faibles
  3. CElle convertit l'alternatif en continu
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Réponse : B. Elle amplifie en interne le photocourant par multiplication par avalanche et détecte avec une grande sensibilité les lumières faibles

L'APD est une photodiode soumise à une forte polarisation inverse proche de la tension de claquage, qui multiplie par avalanche les porteurs photogénérés d'un facteur de quelques dizaines à quelques centaines. Ce gain interne permet de détecter des lumières faibles qui seraient noyées dans le bruit de l'amplificateur suivant. Elle sert dans les récepteurs de télécommunications optiques et le LiDAR ; le mode Geiger (SPAD), au-delà de la tension de claquage, produit une forte impulsion pour un seul photon et sert à la mesure de distance et à l'optique quantique.

Quel est le principe de mesure des capteurs ToF (Time of Flight) ?

  1. ALa distance est déterminée par le temps que met la lumière émise pour revenir après réflexion sur l'objet
  2. BLa température est déterminée par la réflexion du son
  3. CLa distance est estimée d'après la couleur de l'objet
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Réponse : A. La distance est déterminée par le temps que met la lumière émise pour revenir après réflexion sur l'objet

Le capteur ToF mesure le temps que met la lumière émise par la source pour revenir après réflexion sur l'objet, et calcule distance = vitesse de la lumière × temps ÷ 2. Même pour 1 m, l'aller-retour ne prend qu'environ 6,7 ns ; il existe donc le dToF, qui mesure directement le temps d'une impulsion (avec des SPAD), et l'iToF, qui le déduit du déphasage d'une lumière modulée. Il sert à capter la forme 3D de l'environnement pour la reconnaissance faciale des smartphones, la RA, la robotique ou le LiDAR automobile.

« SPAD (photodiode à avalanche à photon unique) » dans les explications

Questions mentionnant « SPAD (photodiode à avalanche à photon unique) » (3)

  1. Quelle caractéristique d'une photodiode à avalanche (APD) est correcte ?
  2. Quel est le principe de mesure des capteurs ToF (Time of Flight) ?
  3. Quel photodétecteur, fonctionnant sous une polarisation inverse supérieure à la tension de claquage, produit une impulsion par multiplication en avalanche même pour un seul photon ?

Termes associés

Photodiode ToF (Time of Flight) Bruit à motif fixe Bruit de grenaille (shot noise) Capacité de puits (full well capacity) Capteur d'image CCD Capteur d'image CMOS Capteur d'image CMOS empilé Courant d'obscurité Double échantillonnage corrélé (CDS)

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