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如題,MPPC/SiPM如何進行溫度偏壓補償?

2023-03-23

瀏覽量(1662)

多像素光子計數器 (MPPC),也稱為硅光電倍增器 (SiPM),是一種固態光電倍增管。點擊此處,了解MPPC超全參數性能解析。該款產品非常適合單光子計數和其他超低光應用可以廣泛應用于學術研究(生物光子學、粒子物理學、量子計算等)、測量儀器(流式細胞儀,顯微鏡等)、PET掃描儀、激光雷達等。

在與MPPC相關的眾多影響因素中,工程師被問到最多的就是溫度變化對于MPPC的影響。今天小編就從MPPC的溫度特性是什么、溫度特性如何影響MPPC增益變化、MPPC的溫度系數等方面來為大家詳細介紹一下這個問題。

MPPC溫度特性是什么?

MPPC溫度特性一般是指溫度變化引起的MPPC增益的變化。這是因為溫度影響擊穿電壓(Vbr),進而影響過電壓(Vov)的大小,過電壓(Vov)指的是反向偏壓(Vbias)與擊穿電壓(Vbr)之差:
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因此,在有溫度變化的情況時使用MPPC,比如戶外,過電壓的變化導致了MPPC輸出信號會隨溫度而變化。


溫度如何影響MPPC增益的大???

溫度升高,晶格震動加劇,載流子在獲得足夠大的加速能量之前撞擊晶格的概率增加,電離發生的難度提高。因此,如果反向偏壓不變,溫度升高會導致增益降低。

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圖1 溫度隨增益的變化

MPPC的溫度系數是多少?

濱松MPPC的工作電壓溫度系數是用來維持增益不變的,溫度系數用每攝氏度改變反向偏壓量來表示,以下圖為例,溫度系數約為63 mV/℃。
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 圖2 反向電壓隨溫度的變化

MPPC如何進行溫度偏壓補償?

在有溫度變化的地方使用MPPC,比如戶外時,MPPC輸出信號會隨溫度而變化。為了維持穩定的增益,需要保持器件溫度恒定,或者根據溫度變化調節反向偏壓。

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這個時候,我們根據溫度變化來相應補償偏壓的大小,就可以使得過電壓保持不變,進而穩定探測器的增益。

以濱松S13360為例,如果不進行溫度偏壓補償,MPPC增益隨溫度升高而下降。

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圖3 S13360系列產品展示

配合自帶溫度偏壓補償功能的電源模塊C11204-01使用。

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圖4 電源模塊C11204-01

可以發現,補償后的MPPC,即便溫度跨度近60℃,增益都幾乎不變。

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圖5 溫度補償前后,增益隨溫度的變化

關于MPPC溫度偏壓補償相關的內容已經全部講解完畢,如果有任何問題都可以在評論區提問,以下濱松中國產品技術工程師會第一時間為您解答。

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