单光子雪崩二极管

用于可见光光学的商用单光子雪崩二极管模组

单光子雪崩二极管（英语：single-photon avalanche diode，缩头字SPAD）是一种半导体光感测器。它本质上是一种p-n接面二极管，与光电二极管和雪崩光电二极管 （APD）属于同一系列。它可以侦测伽玛射线、X射线、β粒子、α粒子等游离辐射，也可以侦测紫外线、可见光、红外线之间的大部分电磁波。

一般的光电二极管具有较低的逆向偏压，漏电流随着光子的吸收而线性变化，即由于pn接面空乏层内部光电效应而释放载子（电子和／或电洞）。

然而，SPAD 的逆向偏压非常高，以至于能发生所谓的碰撞电离和突崩溃现象。具体来说，光电效应所产生的载子被元件中的电场加速，使它的动能足以克服块材的电离能，得以将电子从原子中击出，这就是碰撞电离，所产生的电子称为次级电子。然后次级电子又经历相同的碰撞电离过程，使电子数量倍增。如此一来，电子数量呈指数增长，这就是突崩溃。最少只要一个光子就能触发SPAD的突崩溃，所以SPAD能够侦测单个光子。

操作

结构

SPAD是基于p-n接面的半导体元件，必须在逆向偏压下运作，而且工作电压高于崩溃电压。