光電二極管陣列、基準電壓決定方法及推薦動作電壓決定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供光電二極管陣列、基準電壓決定方法及推薦動作電壓決定方法。對光電二極管陣列施加反偏電壓，該光電二極管陣列具備：以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻。使施加的反偏電壓變化而測定電流，并將所測定的電流的變化中的拐點處的反偏電壓作為基準電壓而決定。將對所決定的基準電壓加上規(guī)定的值而得到的電壓作為推薦動作電壓而決定。
【專利說明】光電二極管陣列、基準電壓決定方法及推薦動作電壓決定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光電二極管陣列、決定施加于該光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的推薦動作電壓決定方法、及決定用于決定該推薦動作電壓的基準電壓的基準電壓決定方法。
【背景技術】
[0002]已知有包含以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管、及相對于各個雪崩光電二極管而串聯(lián)連接的降壓電阻(quenching resistor)的光電二極管陣列(例如,參照專利文獻1)。該種光電二極管陣列也如專利文獻I中所記載的那樣用于光子計數(shù)用光半導體元件[MPPC] (注冊商標)。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利特開2008-153311號公報
[0006]非專利文獻1:“MPPC(注冊商標)Mult1-Pixel Photon Counter 技術資料(2009年5月)”，浜松光子學株式會社

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明所要解決的問題
[0008]如非專利文獻I中所記載的那樣，在上述光電二極管陣列中，以可獲得所期望的增益(倍增率)的方式決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓。一般情況下，推薦動作電壓的決定由以下方法進行。
[0009]上述光電二極管陣列的倍增率可根據(jù)光電二極管陣列檢測光子時的輸出電荷量算出。該倍增率根據(jù)施加于光電二極管陣列的反偏電壓而變化。因此，求出根據(jù)輸出電荷量算出的倍增率成為所期望的值時的反偏電壓，并將該反偏電壓作為推薦動作電壓而決定。
[0010]此外，倍增率以如下方式測定。將放大器(例如電荷放大器等)連接于上述光電二極管陣列，自來自放大器的輸出而取得輸出電荷量的頻數(shù)分布。輸出電荷量的頻數(shù)分布由繪制每單位時間的累計電荷量的分布而獲得。在輸出電荷量的頻數(shù)分布中分離地出現(xiàn)多個峰值，相鄰的峰值之間隔與檢測I個光子的輸出電荷量相當。因此，可根據(jù)相鄰的峰值之間隔而算出倍增率。
[0011]然而，上述倍增率的測定方法具有如下所述的問題。
[0012]由于上述光電二極管陣列為固體元件，故而會產生因熱產生的暗電流的載流子所引起的噪聲(暗噪聲)。尤其，在上述光電二極管陣列中，由于暗噪聲被倍增并且無規(guī)則地產生，故而難以區(qū)分暗噪聲與光子的檢測信號。即，難以區(qū)分暗噪聲的產生頻率(暗計數(shù))與檢測規(guī)定數(shù)的光子的頻率。因此，在輸出電荷量的頻數(shù)分布中，峰值難于分離地出現(xiàn)，從而難以算出倍增率本身。尤其，在謀求光電二極管陣列的大面積化的情況下，由于暗計數(shù)增力口，故而倍增率的測定較為困難的問題更加顯著。
[0013]將放大器連接于光電二極管陣列而將來自光電二極管陣列的輸出放大。因此，測定結果較大地受到放大器的特性偏差的影響，故精度良好地算出倍增率較為困難。
[0014]因此，在上述推薦動作電壓的決定方法中，由于基于從輸出電荷量算出的倍增率而決定推薦動作電壓，故而難以精度良好且容易地決定推薦動作電壓。
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種可容易且精度良好地決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓及用以決定該推薦動作電壓的基準電壓的基準電壓決定方法及推薦動作電壓決定方法、及設定有根據(jù)推薦動作電壓而決定的倍增率的光電二極管陣列。
[0016]解決問題的技術手段
[0017]本
【發(fā)明者】等人進行調查研究的結果而新發(fā)現(xiàn)如下所述的事實。
[0018]若對排列有以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管并具備一端電連接于多個雪崩光電二極管的各個的降壓電阻的光電二極管陣列施加反偏電壓，且使該反偏電壓變化的情況下，電流-電壓特性如下變化。即，在反偏電壓成為擊穿電壓以上之后進入至蓋格區(qū)域，當雪崩光電二極管開始向蓋格模式轉移時電流值上升。而且，在使最多的雪崩光電二極管轉移至蓋格模式的反偏電壓，電流相對于反偏電壓的變化中出現(xiàn)拐點。這些原因在于多個雪崩光電二極管并列連接的結構、及降壓電阻串聯(lián)連接于各雪崩光電二極管的結構。因此，通過將該拐點的反偏電壓設為基準電壓，且根據(jù)該基準電壓設定推薦動作電壓，從而可容易且精度良好地決定該推薦動作電壓。
[0019]基于該事實，本發(fā)明的基準電壓決定方法，是決定用于決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的基準電壓的基準電壓決定方法，該光電二極管陣列具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻；且使施加于光電二極管陣列的反偏電壓變化而測定電流，并將所測定的電流的變化中的拐點處的反偏電壓作為基準電壓而決定。
[0020]在本發(fā)明的基準電壓決定方法中，將所測定的電流的變化中的拐點處的反偏電壓作為基準電壓而決定。由此，難以受到暗噪聲的影響并可精度良好地決定基準電壓。在本發(fā)明中，施加反偏電壓，并測定相對于反偏電壓的變化的電流的變化，由此求出該變化的拐點。因此，可容易地決定基準電壓。
[0021]也可將所測定的電流的一次微分成為峰值的反偏電壓作為基準電壓而決定。另夕卜，也可將所測定的電流的二次微分成為零的反偏電壓作為基準電壓而決定。在任一情況下，均可確實地求出電流的變化中的拐點。
[0022]此外，光電二極管陣列的倍增率M以下述關系式表示。
[0023]M=CX AV
[0024]C為各雪崩光電二極管的結電容。AV為最多的雪崩光電二極管轉移至蓋格模式的反偏電壓、即與基準電壓的電位差。因此，若推薦動作電壓與基準電壓的差已決定，則唯一性地決定倍增率M。反之，為獲得所期望的倍增率M，只要對基準電壓加上滿足上述關系式的M即可。
[0025]本發(fā)明的推薦動作電壓決定方法，是決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的推薦動作電壓決定方法，該光電二極管陣列具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻；且將對以上述的基準電壓決定方法所決定的基準電壓加上規(guī)定的值而得到的電壓作為推薦動作電壓呃決定。
[0026]在本發(fā)明的推薦動作電壓決定方法中，將對以上述基準電壓決定方法決定的基準電壓加上規(guī)定的值而得到的電壓作為推薦動作電壓而決定。由此，難以受到暗噪聲的影響而可精度良好地決定推薦動作電壓，并且可容易地決定推薦動作電壓。
[0027]本
【發(fā)明者】等人進行調查研究的結果，亦新發(fā)現(xiàn)如下所述的事實。
[0028]在電流-電壓特性中，在最多的雪崩光電二極管轉移至蓋格模式的反偏電壓下，電流的變化中出現(xiàn)拐點。若使反偏電壓進一步增大，則存在電流因后脈沖(after-pulse)等的影響而飛躍性地增大的區(qū)域。此時會出現(xiàn)新拐點。這些拐點為使反偏電壓增大時自下凸變成上凸的拐點。因此，通過將電流相對于反偏電壓的變化中的上述兩個拐點之間的曲線部分的反偏電壓設定為推薦動作電壓，而可容易且精度良好地決定該推薦動作電壓。
[0029]根據(jù)該事實，本發(fā)明的推薦動作電壓決定方法，是決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的推薦動作電壓決定方法，該光電二極管陣列基板:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個上述雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻；且使施加于光電二極管陣列的反偏電壓變化呃測定電流，并將所測定的電流的變化中、自下凸變成上凸的兩個拐點之間的曲線部分處的反偏電壓作為推薦動作電壓而決定。
[0030]在本發(fā)明的推薦動作電壓決定方法中，在測定的電流的變化中，將自下凸變成上凸的兩個拐點之間的曲線部分處的反偏電壓作為推薦動作電壓而決定。由此，難以受到暗噪聲的影響而可精度良好地決定推薦動作電壓，并且可容易地決定推薦動作電壓。
[0031]本發(fā)明的光電二極管陣列，其具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻；設定基于以上述推薦動作電壓決定方法決定的推薦動作電壓的倍增率。
[0032]在本發(fā)明的光電二極管陣列中，由于設定有基于精度良好地決定的推薦動作電壓的倍增率，故而可抑制倍增率產生偏差。
[0033]發(fā)明的效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能容易且精度良好地決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓及用以決定該推薦動作電壓的基準電壓的基準電壓決定方法及推薦動作電壓決定方法、及設定有基于推薦動作電壓的倍增率的光電二極管陣列。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本實施方式所涉及的光電二極管陣列的立體圖。
[0036]圖2(a)是圖1所示的光電二極管陣列的II_II箭頭剖面圖、及圖2(b)是其電路圖。
[0037]圖3是本實施方式的光電二極管陣列整體的電路圖。
[0038]圖4是表示電流相對于反偏電壓的變化的曲線圖。
[0039]圖5是表示將圖4所示的電流-電壓特性對電流進行一次微分的結果的曲線圖。【具體實施方式】
[0040]以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。再者，在說明中，對相同要素或具有相同功能的要素使用相同的符號，并省略重復的說明。[0041]首先，參照圖1?圖3說明本實施方式的光電二極管陣列的結構。圖1是光電二極管陣列的立體圖，圖2(a)是圖1所示的光電二極管陣列的I1-1I箭頭剖面圖、及圖2(b)是其電路圖。圖3是光電二極管陣列整體的電路圖。
[0042]在光電二極管陣列10中，在N型(第I導電類型)的半導體基板IN形成有多個光電二極管Dl (參照圖3)。
[0043]各個光電二極管Dl具有:P型(第2導電類型)的第I半導體區(qū)域1PA，其形成于半導體基板IN的一個表面?zhèn)龋患癙型(第2導電類型)的第2半導體區(qū)域1PB，其形成于第I半導體區(qū)域IPA內。第2半導體區(qū)域IPB具有較第I半導體區(qū)域IPA高的雜質濃度。光電二極管Dl具有與半導體基板IN電連接的第I電極E1、及形成于第2半導體區(qū)域IPB上的表面電極E3。第I半導體區(qū)域IPA的平面形狀為四邊形。第2半導體區(qū)域IPB位于第I半導體區(qū)域的內側，且平面形狀為四邊形。第I半導體區(qū)域IPA的深度較第2半導體區(qū)域IPB深。圖1中的半導體基板I是表示包含N型的半導體基板IN、及P型的半導體區(qū)域1PA、1PB雙方的基板。
[0044]光電二極管陣列10中，各個光電二極管Dl分別具備由金屬層構成的第I反射體E2、及電阻層(降壓電阻)R1。第I反射體E2經由絕緣層L(參照圖2)而形成于第I半導體區(qū)域IPA的外側的半導體基板IN上。電阻層R1，其一端連接于表面電極E3，且沿著第I半導體區(qū)域IPA上的絕緣層L的表面延伸。為了結構的明確化，在圖1中省略圖2所示的絕緣層L的記載。
[0045]第I反射體E2由反射體E21構成，該反射體E21由平面形狀為L字型的金屬層構成。位于半導體基板IN上的第I反射體E21(E2)與具有第I開口的環(huán)狀的表面電極E3電氣隔離。即，雖在光電二極管Dl的陽極與陰極分別設置有電極，但一方的表面電極E3與第I反射體E2電氣分離。由此，第I反射體E2與表面電極E3被明確地區(qū)分開，用以將其配置于適于反射的部位的設計自由度增加。連接于各個光電二極管Dl的電阻層Rl的另一端視需要經由連接于電阻層Rl的配線電極而與共享的信號讀取線TL電連接。
[0046]在圖1中，在列方向鄰接的一對光電二極管(半導體區(qū)域IPA的正下方的區(qū)域)均經由電阻層Rl而連接于在行方向延伸的信號讀取線TL。多對光電二極管分別經由電阻層Rl而連接于I個信號讀取線TL。在行方向延伸的信號線TL沿著列方向排列有多條。同樣地，多對光電二極管也分別經由電阻層Rl而連接于各個信號線TL。圖1所示的各信號線TL最終全部連接，在電路上作為I條信號線TL而構成如圖3所示的電路。
[0047]電阻層Rl為電阻率高于其所連接的表面電極E3，另外，電阻率也高于第I反射體E2。具體而言，電阻層Rl由多晶硅構成，剩余的電極及反射體全部由鋁等的金屬構成。在半導體基板I由Si構成的情況下，作為電極材料，除了鋁以外，也經常使用AuGe/Ni等。作為使用Si的情況下的P型雜質，可使用B等的3族元素，作為N型雜質，可使用N、P或As等的5族元素。即便半導體的導電類型的N型與P型相互置換而構成元件，也可使該元件發(fā)揮功能。作為這些雜質的添加方法，可使用擴散法或離子注入法。
[0048]作為絕緣層L的材料，可使用SiO2或SiN。作為絕緣層L的形成方法，在絕緣層L由例如SiO2構成的情況下，可使用熱氧化法或濺射法。
[0049]在上述結構的情況下，可通過在N型半導體基板IN與P型的第I半導體區(qū)域IPA之間構成PN結而形成光電二極管D1。半導體基板IN與形成于基板背面的第I電極El電連接。第I半導體區(qū)域IPA經由第2半導體區(qū)域IPB而連接于表面電極E3。電阻層Rl相對于光電二極管DI而串聯(lián)連接(參照圖2 (b))。
[0050]在光電二極管陣列10中，使各個光電二極管Dl以蓋格模式動作。在蓋格模式中，將大于光電二極管Dl的擊穿電壓的反向電壓(反偏電壓)施加于光電二極管Dl的陽極/陰極間。即，對陽極施加㈠電位VI，且對陰極施加⑴電位V2。這些電位的極性相反，也可將一方的電位設為接地電位。
[0051]陽極為P型半導體區(qū)域1PA，陰極為N型半導體基板IN。光電二極管Dl作為雪崩光電二極管發(fā)揮功能。若向光電二極管Dl入射光(光子)，則在基板內部進行光電轉換而產生光電子。在圖2(a)所示的P型半導體區(qū)域IPA的PN結界面的附近區(qū)域AVC進行雪崩倍增，而使放大的電子群向電極El流動。
[0052]第I反射體E2設置于相對于第2半導體區(qū)域IPB而雜質濃度相對低的第I半導體區(qū)域IPA的外側的半導體基板IN的表面上。半導體基板IN的露出面的區(qū)域是幾乎無助于對光入射進行檢測的死區(qū)(dead space)。第I反射體E2使入射的光反射且入射至第2反射體(例如，金屬封裝內表面等)。第2反射體使入射的光再次反射，且將再反射的光有效地導引至光電二極管Dl。
[0053]連接于各個光電二極管Dl的電阻層Rl的另一端沿著半導體基板IN的表面而與共通的信號讀取線TL電連接。多個光電二極管Dl以蓋格模式動作，各光電二極管Dl連接于共通的信號線TL。因此,在同時向多個光電二極管Dl入射光子的情況下,多個光電二極管Dl的輸出全部被輸入至共通的信號線TL中，整體作為與入射光子數(shù)對應的高強度的信號予以測量。也可將產生信號讀取用的壓降的負載電阻連接于信號讀取線TL。
[0054]上述結構為表面入射型的光電二極管陣列的結構，但也可采用背面入射型的光電二極管陣列的結構。在該情況下，可使半導體基板IN的厚度變薄，且將背面?zhèn)鹊碾姌OEl設為透明電極。也可將背面?zhèn)鹊碾姌OEl配置于半導體基板IN的其它位置(例如基板表面?zhèn)?。
[0055]其次，參照圖4?圖5，對光電二極管陣列10的基準電壓決定方法、推薦動作電壓決定方法、及倍增率設定方法進行說明。圖4是表示電流相對于反偏電壓的變化的曲線圖。圖5是表示將圖4所示的電流-電壓特性對電流進行一次微分的結果的曲線圖。
[0056]首先，對光電二極管陣列10施加反偏電壓。而且，使反偏電壓變化并測定輸出電流。即，測定光電二極管陣列10的電流-電壓特性。此時，不一定要將電荷放大器等的放大器連接于光電二極管陣列10。為消除放大器的特性偏差的影響，優(yōu)選為不將放大器連接于光電二極管陣列10。也可代替輸出電流而測定向光電二極管陣列10的輸入電流。
[0057]在光電二極管陣列10中，可預先預測進入至蓋格區(qū)域的反偏電壓。因此，無需將使反偏電壓變化時的下限值設定為零，只要設定為較進入至蓋格區(qū)域的反偏電壓僅低規(guī)定的值的電壓即可。由此，可謀求測定光電二極管陣列10的輸出電流的時間的縮短化。
[0058]將測定結果的一例示于圖4。在圖4中表示5個光電二極管陣列10的測定結果。由圖4可知，在各光電二極管陣列10中，電流-電壓特性IVl?IV5不同。因此，必需對各個光電二極管陣列10設定倍增率。
[0059]自圖4所示的各電流-電壓特性IVl?IV5可知，在光電二極管陣列10的各個中，在反偏電壓成為雪崩電壓以上之后進入至蓋格區(qū)域，當光電二極管Dl開始向蓋格模式轉移時，輸出電流的值上升(圖4中以箭頭Al所示的部分)。輸出電流上升的反偏電壓的值在每一光電二極管陣列10不同。
[0060]隨著反偏電壓變高，轉移至蓋格模式的光電二極管Dl的數(shù)量增加，輸出電流增力口。而且，在各電流-電壓特性IVl?IV5中，在轉移至蓋格模式的光電二極管Dl的數(shù)量最多的反偏電壓，在輸出電流的變化中出現(xiàn)拐點(圖4中以箭頭A2所示的部分)。因此，將各電流-電壓特性IVl?IV5的拐點的反偏電壓設為基準電壓，且根據(jù)該基準電壓設定推薦動作電壓，由此，可容易且精度良好地決定該推薦動作電壓。
[0061]為求出輸出電流相對于反偏電壓的變化中的拐點，將圖4所示的各電流-電壓特性IVl?IV5對輸出電流進行微分。將結果示于圖5。此處，將各電流-電壓特性IVl?IV5對輸出電流進行一次微分。另外，為了標準化，將一次微分的值除以輸出電流。
[0062]自圖5所示的微分特性Divl?Div5可知，輸出電流相對于反偏電壓的變化中的拐點表現(xiàn)為，輸出電流的一次微分成為峰值(圖5中以箭頭A3所示的部分)。拐點的反偏電壓為最多的光電二極管Dl轉移至蓋格模式的反偏電壓。因此,將最多的光電二極管Dl轉移至蓋格模式的反偏電壓設為用以決定推薦動作電壓的基準電壓。基準電壓在每一光電二極管陣列10不同。
[0063]在圖5所不的微分特性Divl?Div5中，輸出電流的一次微分在一次迎來峰值之后，再次迎來峰值(圖5中以箭頭A4所示的部分)。其為隨著使反偏電壓增加而使后脈沖(after-pulse)等飛躍性地增大的結果。即，在輸出電流相對于反偏電壓的變化中，除了通過最多的光電二極管Dl轉移至蓋格模式而產生的拐點以外，也出現(xiàn)由于后脈沖等的影響而使輸出電流飛躍性地增大從而產生的拐點。這些拐點為在使反偏電壓增加時，自下凸變成上凸的拐點。因此，推薦動作電壓優(yōu)選設定為最多的光電二極管Dl轉移至蓋格模式的反偏電壓(基準電壓)以上且未滿后脈沖等飛躍性地增大的反偏電壓的范圍、即成為上述兩個拐點間的反偏電壓。
[0064]其次，決定用以獲得所期望的倍增率的推薦動作電壓。光電二極管陣列10的倍增率M為如上述那樣以M=CX AV表示。由于C為光電二極管Dl的結電容，故為已知。因此，通過決定Λ V而唯一性地決定倍增率M。即，通過將對基準電壓加上AV而得到的反偏電壓作為推薦動作電壓而決定，而可獲得所期望的倍增率Μ。
[0065]例如，自圖5所示的各微分特性Divl?Div5中成為峰值的反偏電壓(基準電壓)加上規(guī)定的值而將各微分特性Divl?Div5中的成為下凸的曲線部分的底部的反偏電壓作為推薦動作電壓而決定。作為具體例，在圖5中，關于微分特性Divl，表示有成為峰值的基準電壓VMf、對基準電壓VMf增加規(guī)定的值Λ V而獲得的推薦動作電壓推薦動作電壓對于每個光電二極管陣列10不同。然而,在各光電二極管陣列10中，由于推薦動作電壓與基準電壓的差AV相同，故而各光電二極管陣列10的倍增率M相同。
[0066]在將推薦動作電壓設定為高于圖5所示的各微分特性Divl?Div5中的成為下凸的曲線部分的底部的反偏電壓的情況下，有倍增率M變高，檢測效率(PDE =PhotonDetection Efficiency)變高,時間分辨率提升的優(yōu)點。相反，有暗計數(shù)、串擾、及后脈沖增加的缺點。在將推薦動作電壓設定為低于圖5所示的微分特性Divl?Div5中的成為下凸的曲線部分的底部的反偏電壓的情況下，有倍增率M變低，暗計數(shù)、串擾、及后脈沖減少的優(yōu)點。相反，有檢測效率較低，時間分辨率惡化的缺點。因此，基準電壓上增加的上述規(guī)定的值，需考慮光電二極管陣列10所謀求的特性而被決定。
[0067]如上所述，在本實施方式中，將所測定的輸出電流的變化中的拐點處的反偏電壓作為基準電壓而決定，且將對該基準電壓加上規(guī)定的值而得到的電壓作為推薦動作電壓而決定。由此，難以受到暗噪聲的影響而可精度良好地決定基準電壓及推薦動作電壓。在本實施方式中，通過施加反偏電壓，并測定相對于反偏電壓的變化的輸出電流的變化，而求出該變化的拐點。因此，可容易地決定基準電壓及推薦動作電壓。
[0068]而且，在本實施方式中，設定有基于精度良好地決定的推薦動作電壓的倍增率M。因此，可抑制倍增率M在每一光電二極管陣列10產生偏差。
[0069]在本實施方式中，將所測定的輸出電流的一次微分成為峰值的反偏電壓作為基準電壓而決定。由此,可確實地求出輸出電流的變化中的拐點。
[0070]在上述現(xiàn)有的推薦動作電壓的決定方法中，必需適當?shù)貦z測來自光源的光。因此，必需采用在暗箱內配置光電二極管陣列等不向光電二極管陣列入射來自光源的光以外的光(環(huán)境光)的結構。然而，在本實施方式的基準電壓及推薦動作電壓的決定方法中，即便在環(huán)境光入射至光電二極管陣列10的情況下，光電二極管陣列10也檢測環(huán)境光,并作為輸出電流輸出。即，由于環(huán)境光也反映于輸出電流，故無需米用不入射環(huán)境光的結構。當然，在本實施方式中也可采用不入射環(huán)境光的結構。
[0071]在上述現(xiàn)有的推薦動作電壓的決定方法中，為獲得頻數(shù)分布，而必需反復測定數(shù)千次，從而必需延長測定時間。然而，于本實施方式中，只要測定光電二極管陣列10的輸出電流相對于反偏電壓的變化(電流-電壓特性)即可，測定時間極短。
[0072]以上，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并非限定于上述實施方式，可在不脫離其要旨的范圍內進行各種變更。
[0073]在本實施方式中，通過一次微分求出電流相對于反偏電壓的變化(電流-電壓特性)中的拐點，但并不限定于此。拐點也可在數(shù)學上通過二次微分求出。因此，也可將所測定的電流的二次微分成為零的反偏電壓作為基準電壓而決定。
[0074]在本實施方式中，在決定基準電壓之后，根據(jù)該基準電壓決定推薦動作電壓，但并不限定于此。例如，也可不決定基準電壓而根據(jù)電流相對于反偏電壓的變化直接決定推薦動作電壓。
[0075]如上述那樣，推薦動作電壓優(yōu)選為設定為在電流相對于反偏電壓的變化中成為由最多的光電二極管Dl轉移至蓋格模式而產生的拐點、與因后脈沖等飛躍性地增大而產生的拐點之間的反偏電壓。因此，在獲得如圖4所示的電流-電壓特性IVl?IV5之后，也可將在該電流-電壓特性IVl?IV5中使反偏電壓增加時自下凸變成上凸的兩個拐點之間的曲線部分的反偏電壓作為推薦動作電壓而決定。由此，也可精度良好且容易地決定推薦動作電壓。在此情況下，拐點也可由一次微分或二次微分中的任一者求出。
[0076]產業(yè)上的可利用性
[0077]本發(fā)明可利用于具備以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管、及相對于各個雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻的光電二極管陣列。
[0078]符號說明
[0079]10 光電二極管陣列
[0080]Dl 光電二極管(雪崩光電二極管)[0081]Rl 電阻層(降壓電阻)
【權利要求】
1.一種基準電壓決定方法，其特征在于， 是決定用于決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的基準電壓的基準電壓決定方法，所述光電二極管陣列具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個所述雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻， 使施加于所述光電二極管陣列的反偏電壓變化而測定電流，并將所測定的電流的變化中的拐點處的反偏電壓作為所述基準電壓而決定。
2.如權利要求1所述的基準電壓決定方法，其特征在于， 將所測定的電流的一次微分成為峰值的反偏電壓作為所述基準電壓而決定。
3.如權利要求1所述的基準電壓決定方法，其特征在于， 將所測定的電流的二次微分成為零的反偏電壓作為所述基準電壓而決定。
4.一種推薦動作電壓決定方法，其特征在于， 是決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的推薦動作電壓決定方法，所述光電二極管陣列具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個所述雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻， 將對以權利要求1至3中任一項所述的基準電壓決定方法所決定的基準電壓加上規(guī)定的值而得到的電壓作為所述推薦動作電壓而決定。
5.一種推薦動作電壓決定方法，其特征在于， 是決定施加于光電二極管陣列的反偏電壓的推薦動作電壓的推薦動作電壓決定方法，所述光電二極管陣列具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個所述雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻， 使施加于所述光電二極管陣列的反偏電壓變化而測定電流，并將在所測定的電流的變化中、自下凸變成上凸的兩個拐點之間的曲線部分處的反偏電壓作為推薦動作電壓而決定。
6.一種光電二極管陣列，其特征在于， 具備:以蓋格模式動作的多個雪崩光電二極管；及相對于各個所述雪崩光電二極管串聯(lián)連接的降壓電阻， 設定基于以權利要求4或5所述的推薦動作電壓決定方法所決定的推薦動作電壓的倍增率。
【文檔編號】H01L31/107GK103650166SQ201180072092
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2011年12月5日 優(yōu)先權日:2011年7月4日
【發(fā)明者】里健一, 鐮倉正吾, 中村重幸, 太田剛, 平柳通人, 鈴木裕樹, 足立俊介 申請人:浜松光子學株式會社