工作原理

每个硅光电倍增管由大量的（几百到几千个）雪崩二极管（APD）单元组成，每一个单元由一个APD和一个大阻值淬灭电阻串联而成，这些微元并联成一个面阵列。为硅光电倍增管加上反向偏压（一般是几十伏）后，每个微元的APD耗尽层有很高的电场，此时若外界有光子打进来，会和半导体中的电子空穴对发生康普顿散射，打出电子或空穴，高能的电子和空穴随即在电场中加速，打出大量的次级电子和空穴，即雪崩。此时每个微元电路中电流突然变大，在淬灭电阻R上降落的电压也变大，APD中的电场瞬间变小，即APD输出一个瞬时电流脉冲后雪崩停止，不同微元的淬灭电阻阻值相同，所以理论上讲每个微元会输出等大的脉冲。APD是模拟器件，但宏观来看每个微元都是逻辑单元，有信号输出是“1”，没有信号就是“0”。在硅光电倍增管的动态范围内，它输出电流的大小就和发生雪崩的微元数成正比。

基本结构

硅光电倍增管（MPPC；SiPM）内部结构详见图示，SiPM由数百或数千个自猝灭的单光子雪崩光电二极管（SAPD）组成，也称为像素或微单元(single microcell)。每个SAPD都设计为在高于击穿电压时工作，具有一个集成的串联淬火电阻，一个用于标准SIPM的阳极和一个阴极。硅光电倍增管就是有大量的这种像素在二维方向上排列组成的。

 

 

工作过程

当硅光电倍增管（MPPC；SiPM）中的一个像素接收到一个入射光子时，就会输出一个幅度一定的脉冲，多个像素如果都接收到入射的光子，那么每一个像素都会输出一个脉冲，这几个脉冲最终会叠加在一起，由一个公共输出端输出。例如，如果三个光子同时入射在不同的像素上并在同一时间被检测到，硅光电倍增管会输出一个信号幅度等于三个脉冲叠加的高度。

 

 

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