[发明专利]一种单光子雪崩二极管探测器的电路仿真方法

权利要求书

1.一种单光子雪崩二极管探测器的电路仿真方法，其特征是：电路仿真模型结构由直流通路SRV和交流网络KAS并联组成；直流网络SRV由三条支路并联得到，每条支路都由一个开关S、一个电阻R和一个直流电压源V串联而成；交流网络KAS由三个电容即第一电容C_ka、第二电容C_ks和第三电容C_as混联得到；支路1由第一开关S_FW、电阻R_FW和电压源V_FW串联，其中电压源V_FW的正极与端口A直接相连；支路2由第二开关S_AM、电阻R_AM和电压源V_AM串联，其中电压源V_AM的负极与端口A直接相连；支路3由第三开关S_GM、电阻R_GM和电压源V_GM串联，其中V_GM的负极与端口A直接相连；所述的交流网络KAS由器件阴极端口K与阳极端口A之间的第一电容C_ka、第二电容C_ks和第三电容C_as混联而成；第一电容C_ka连接端口K与端口A，第二电容C_ks连接端口K与地信号，第三电容C_as连接端口A与地信号。

2.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器的电路仿真方法，其特征是：直流网络SRV的三条支路分别模拟单光子雪崩二极管SPAD的三种工作区间；由第一开关S_FW、电阻R_FW和电压源V_FW串联的支路1模拟SPAD正向导通的工作区间，第一开关S_FW代表切换工作区间的条件，电阻R_FW模拟正向导通电阻，电压源V_FW模拟正向导通阈值电压，此时单光子雪崩二极管SPAD可视作一个普通的处于正向偏置状态的二极管；由第二开关S_AM、电阻R_AM和电压源V_AM串联的支路2模拟单光子雪崩二极管SPAD反向偏置的工作区间，第二开关S_AM代表切换至反偏状态，电阻R_AM模拟反向饱和电阻，电压源V_AM代表雪崩阈值，当反向偏置电压小于这个值时SPAD处于反向饱和状态，当反向偏置电压大于这个值时SPAD发生雪崩；由第三开关S_GM、电阻R_GM和电压源V_GM串联的支路3模拟SPAD的二次击穿现象，第三开关S_GM代表切换至二次击穿区，电压源V_GM是SPAD所能承受的最大反偏电压值，当反偏电压V_GM时会发生二次击穿，且这种击穿是不可逆的，会烧坏器件。

3.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器的电路仿真方法，其特征是：交流网络KAS中，第一电容C_ka模拟单光子雪崩二极管SPAD器件阴极K与阳极A之间耗尽层的电容值，第二电容C_ks与第三电容C_as分别模拟阴极与衬底之间的电容和阳极与衬底间的电容，这三种电容主要影响着单光子雪崩二极管SPAD的交流小信号行为。