[发明专利]一种基于无时钟电流舵DAC结构的硅光电倍增管

说明书

本发明涉及一种硅光电倍增管技术，具体涉及一种基于无时钟电流舵DAC结构的硅光电倍增管，包括信号输出模块和若干像素模块，像素模块，用于生成差分电流信号；信号输出模块，用于将若干像素模块的差分电流信号转化为差分电压信号。本发明具有极高增益和时间分辨率，还具有更小的电容负载、更高的带宽、更低时抖动和更小的后脉冲概率，降低了单光子雪崩二极管输出对增益变化的敏感度，改善了单光子雪崩二极管阵列击穿电压不一致导致的增益非均匀性，减少了由于背景光和暗计数产生的误触发信号的情况。

技术领域

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种基于无时钟电流舵DAC结构的硅光电倍增管。

背景技术

硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，国际上简称SiPM)，HAMAMATSU根据原理叫做MPPC(multi-pixel photon counter)是一种新型的光电探测器件，由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成，具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。它发明于二十世纪九十年代末，广泛应用于高能物理及核医学(PET)等领域，最近几年来在核医学领域发展迅速，被广泛认为是可以未来极微弱光探测器的发展方向。

光电检测器件是光电信息技术的关键组成部分，由于雪崩光电二极管(AvalanchePhotodiode，APD)具有高增益和高灵敏度，因此在光电一体化技术中得到广泛应用。APD是一种利用载流子的雪崩倍增效应来放大射入的微弱光信号以提高检测灵敏度的光检测二极管，但雪崩倍增造成的增益有限，而且与增益相关的过剩噪声源同时也限制了APD可获得的最大增益。线性模式采用固定偏置，控制简单，但需要采用附加增益，弥补APD增益的不足，提高检测灵敏度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于无时钟电流舵DAC结构的硅光电倍增管。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于无时钟电流舵DAC结构的硅光电倍增管，包括：信号输出模块和若干像素模块，

所述像素模块，用于生成差分电流信号；

所述信号输出模块，用于将所述若干像素模块的差分电流信号转化为差分电压信号；

所述像素模块的输出端与信号输出模块的输入端连接。

在本发明的一个实施例中，所述若干像素模块在同一平面呈正方形排布。

在本发明的一个实施例中，所述像素模块包括：雪崩二极管像素单元、淬灭电路和电流源电路，

所述雪崩二极管像素单元，用于产生雪崩电流脉冲；

所述淬灭电路，用于根据所述雪崩电流脉冲得到脉冲电压信号；

所述电流源电路，用于根据所述脉冲电压信号得到差分电流信号；

所述雪崩二极管像素单元的输出端与淬灭电路的输入端连接，淬灭电路的输出端与电流源的输入端连接，电流源的输出端与信号输出模块。

在本发明的一个实施例中，还包括偏置电路模块，

所述偏置电路模块，用于为所述电流源电路单元提供偏置电压；

所述偏置电路模块的输出端分别与若干像素模块内的电流源电路的偏置输入端连接。

在本发明的一个实施例中，还包括电源模块，所述电源模块为所述像素模块提供电源，所述电源模块的电源输出端与雪崩二极管像素单元的电源输入端连接。

在本发明的一个实施例中，所述雪崩二极管像素单元包括单光子雪崩二极管。

在本发明的一个实施例中，所述电流源电路包括传输门单元TG1、反相器I1、反相器I2、反相器I3、PMOS管M1、PMOS管M2、MOS管M3和PMOS管M4；