走出“单点数值”的迷雾：SPAD测试为何必须依赖完整曲线

在单光子雪崩二极管（SPAD）的开发与验证流程中，有一种做法极为普遍，却很少被质疑：工程师拿到一颗芯片，在某个偏置电压下打一束特定波长的光，读出一个光子探测概率（PDP）数值；再关掉光源，读出一个暗计数率（DCR）数值。两个数字记录在案，测试便宣告完成。

这种“单点测试”的逻辑源自早期光电器件的评估习惯——我们习惯于关心器件在某个典型工作点的表现，并相信一个数字足以说明问题。然而，SPAD 不是普通光电二极管。它的工作机制——雪崩倍增、盖革模式触发、淬灭与复位——本质上是一个强非线性过程。用单点数值描述一颗 SPAD，就像用一个体温读数判断一个人的健康状况：在特定条件下它可能“正常”，但隐藏的信息远多于它所揭示的信息。

一、为什么曲线比单点数值更重要

1.1 PDP vs. 波长：光谱响应曲线

光子探测概率（PDP）对波长的依赖，从来不是一条简单的平滑曲线。它由两个物理因素共同决定：器件的外量子效率（EQE）（光子被吸收并产生载流子的概率）和触发概率（载流子产生后成功触发雪崩的概率）。

不同波长的光子在硅中的吸收深度差异显著：

• 短波长（如 400 nm 附近）主要被浅层吸收；

• 长波长（如 900 nm 以上）则穿透至深层甚至衬底。

对于不同的 SPAD 结构设计——P+/N阱型、N+/P阱型、深结型——各波段的 PDP 响应形态完全不同。因此，仅测一个波长的 PDP，根本无法判断器件的光谱适配性。以 LiDAR 应用