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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)具有对单个光子进行检测的能力,也被称为单光子雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)。具有检测灵敏度高、响应速度快、集成度高、使用便捷等优点的SPAD可广泛应用在激光雷达三维成像、量子加密、荧光寿命检测等领域。近年来SPAD向阵列型、集成化方向发展,但阵列型SPAD的增益非均匀性问题已成为限制其发展的瓶颈,给光子计数成像带来严重的非线性失真。本文根据SPAD的物理特性,针对工艺引起的阵列SPAD增益值不一致的现象,设计了一种基于电流模式的线阵SPAD增益均匀性控制电路,通过控制流经SPAD探测器电流的方式设置来确定探测器的特定工作状态。利用4bit的偏置电流产生电路输出可配置的参考电流,并通过电流镜将参考电流复制到每个像素,即使各SPAD探测器反偏电压不同,均可工作在相同的偏置电流下,即每个探测器通过对其阳极电位的自适应调节以匹配偏置电流,从而消除阵列SPAD在固定反向偏置电压下因反向击穿电压不同而带来的非均匀检测灵敏度,显著提升了线阵SPAD增益及其感应灵敏度的一致性。同时,针对电流偏置型SPAD因反偏点不一致而导致淬灭时间不均匀的新问题,本文设计了一种针对SPAD阳极电压变化率进行检测控制的淬灭电路,可以在降低淬灭时间的同时消除各像素淬灭时间的过大差异。基于TSMC 0.35μm COMS工艺,本文完成了电流模式的线阵SPAD增益均匀性控制电路的设计仿真和流片验证工作。电路后仿真结果显示,所设计偏置电流产生电路可以产生100nA~1600nA范围内偏置电流,调节步长相对误差低于3.5%。所设计的对SPAD阳极电压变化速率进行检测的淬灭电路中,淬灭时间为≤12.2ns,检测延时≤8.5ns,整体性能达到设计指标要求。芯片测试结果显示,相比较自由模式,电流调节模式的线阵SPAD,其不同像素的暗计数标准差明显降低超过一半,表明探测器线阵的增益均匀性得到明显改善。