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工作在盖革模式(Geiger Mode,GM)下的雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)具有单光子探测能力,又被称为单光子雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)。SPAD凭借探测效率高、体积小、集成度高、维护方便等优点在3D成像、天文探测、光通信等方面得到广泛应用。接口电路是连接SPAD和读出电路(Readout Circuit,ROIC)的桥梁,优化接口电路设计有利于充分发挥探测器性能。在成像领域中为了获得更高的分辨率,SPAD探测器正向着阵列化发展。由于制造工艺的非均匀性不可避免的导致SPAD阵列击穿电压大小存在差异,进而影响阵列探测器性能的一致性。本文对SPAD阵列击穿电压非均匀性问题进行研究,在此基础上从电路角度出发设计基于反向偏置电压调节的GM-APD线阵接口电路。本文利用5bit电阻分压式数模转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)给各个像素提供可选择的阳极电位,通过改变待测模式下SPAD的阳极电位来抵消击穿电压的差异,从而提高SPAD阵列性能的一致性。接口电路利用电阻和SPAD的结电容感应雪崩电流,可有效避免长期待测状态下漏电流导致的误计数。合理设计感应电阻大小可确保雪崩电流的检测速度。在TSMC 0.18μm CMOS工艺条件下,本文完成了基于反向偏置电压调节的GM-APD线阵接口电路的仿真设计和流片验证。前、后仿真结果均满足设计指标要求。测试结果表明,本文设计的接口电路可以实现雪崩电流的检测和淬灭,检测延时<18ns。SPAD的阳极电位可在66.3mV~1988mV范围内调节,调节位数为5bit,步长误差可控制在-3.9mV~2.8mV之内。将包含接口电路的ROIC与1×8 SiC SPAD线阵进行联合封装测试,测试表明,经过反向偏置电压调节,线阵探测器暗计数率(Dark Count Rate,DCR)的标准差可平均减小一倍。由此证明通过调节SPAD的阳极电位来提高线阵探测器性能一致性的方法具有一定的可行性。