[发明专利]单光子雪崩二极管（SPAD）微单元阵列及其操作方法

权利要求书

1.一种数字光检测器，包括：

时钟信号发生器，其被配置为生成时钟信号，所述时钟信号由以预先确定的频率生成的时钟脉冲组成；

单光子雪崩二极管SPAD，其被配置为响应于接收到光子而接通并且生成雪崩电流，所述SPAD包括阳极端子、阴极端子、以及内部耦合在所述阳极端子与所述阴极端子之间的内部电容器；以及

主动抑制-再充电电路，其由所述时钟信号触发，其中所述主动抑制-再充电电路被配置为基于所述时钟信号而被激活和停用；

其中所述主动抑制-再充电电路被配置为在激活所述主动抑制-再充电电路的条件下，为所述内部电容器再充电，以及

其中所述主动抑制-再充电电路被配置为在停用所述主动抑制-再充电电路的条件下，使所述内部电容器放电。

2.根据权利要求1所述的数字光检测器，其中所述主动抑制-再充电电路包括：

输出节点；以及

控制端子，其耦合到所述时钟信号发生器，其中所述控制端子被配置为接收所述时钟信号，以基于充电条件被满足而为所述内部电容器主动充电；

其中在所述内部电容器处于放电状态的同时接收到所述时钟信号的时钟脉冲的条件下，所述充电条件被满足。

3.根据权利要求2所述的数字光检测器，其中

所述主动抑制-再充电电路包括与所述SPAD串联耦合的晶体管，以及

所述晶体管包括所述控制端子。

4.根据权利要求3所述的数字光检测器，其中所述晶体管在所述输出节点处耦合到所述SPAD。

5.根据权利要求2所述的数字光检测器，其中所述内部电容器响应于所述SPAD接收到所述光子而放电。

6.根据权利要求2所述的数字光检测器，其中当所述内部电容器的电容器电压小于偏置电压电位时，所述内部电容器处于所述放电状态。

7.根据权利要求6所述的数字光检测器，其中

所述SPAD具有小于所述偏置电压电位的击穿电压，以及

当所述内部电容器的电容器电压等于或小于所述击穿电压时，所述内部电容器处于所述放电状态。

8.根据权利要求6所述的数字光检测器，其中

所述主动抑制-再充电电路被配置为响应于所述充电条件被满足而接通，从而将所述内部电容器充电到所述偏置电压电位，以及

所述主动抑制-再充电电路被配置为响应于所述内部电容器被充电到所述偏置电压电位而关断，并且保持关断直到所述充电条件被再次满足为止。

9.根据权利要求8所述的数字光检测器，其中所述SPAD被配置为响应于所述内部电容器放电到所述放电状态而关断，并且保持关断直到接收到另一光子为止。

10.根据权利要求8所述的数字光检测器，其中

所述内部电容器响应于所述SPAD接收到所述光子而被放电，以及

所述时钟信号发生器和所述主动抑制-再充电电路在所述内部电容器被放电到所述放电状态的时间与所述充电条件被满足或在使得所述内部电容器能够充电到所述偏置电压电位之前被再次满足的时间之间强加一个保持时间。

11.根据权利要求2所述的数字光检测器，还包括：

电平移位器，其耦合到所述输出节点并且被配置为将所述输出节点处的输出电位转换为数字值；以及

时钟控制的1位存储器设备，其被配置为从所述时钟信号发生器接收所述时钟信号，从所述电平移位器接收所述数字值，并且在每个时钟周期的基础上在所述时钟信号的每个时钟脉冲处输出所述数字值。

12.根据权利要求11所述的数字光检测器，其中

所述SPAD和所述主动抑制-再充电电路被配置为响应于所述SPAD被接通而在所述输出节点处生成第一电位，以及

所述SPAD和所述主动抑制-再充电电路被配置为响应于所述SPAD被关断而在所述输出节点处生成第二电位。