퀜칭 바이어스 회로 디바이스 및 이를 포함하는 단일 광자 검출기
QUENCHING BIAS CIRCUIT DEVICE AND SINGLE PHOTON DETECTOR COMPRISING THE SAME
특허 요약
SPAD의 변이에도 시간 차이 없이 동작 가능한 �칭 바이어스 회로 디바이스 디바이스가 개시된다. �칭 바이어스 회로 디바이스 디바이스는, 수광소자, 공급 전압과 상기 수광 소자사이에 위치되며, 상기 수광소자에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키기 위해 패시브 �칭(passive quenching) 동작을 유도하는 궤환 전류 거울 회로, 및 상기 수광소자의 센싱 노드(sensing node)에 연결되며, 액티브 �칭(active quenching) 동작을 수행하는 바이어스 �칭 회로를 포함한다.
청구항
번호청구항
1

수광소자;공급 전압과 상기 수광소자사이에 위치되며, 상기 수광소자에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키기 위해 패시브 �칭(passive quenching) 동작을 유도하는 궤환 전류 거울 회로; 및상기 수광소자의 센싱 노드(sensing node)에 연결되며, 액티브 �칭(active quenching) 동작을 수행하는 바이어스 �칭 회로를 포함하며,상기 센싱 노드의 센싱 전압을 미리 설정되는 기준값과 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 패시브 �칭 동작을 결정하는 궤환 동작 조절 회로를 더 포함하며,상기 수광소자 및 상기 궤환 전류 거울 회로에 흐르는 전류의 양을 일정하게 유지하도록 상기 궤환 동작 조절 회로는 상기 수광 소자에서 발생하는 추가적인 전류를 감지하는,�칭 바이어스 회로 디바이스.

2

청구항 1에 있어서,상기 궤환 전류 거울 회로는,공급 전류를 입력받는 제1 궤환 전류 거울 회로 및 상기 제1 궤환 전류 거울 회로를 통해 유도되는 전류를 상기 수광소자로 유도하는 제2 궤환 전류 거울로 구성되는 것을 특징으로 하는,�칭 바이어스 회로 디바이스.

3

청구항 2에 있어서,상기 제1 궤환 전류 거울 회로는 복수개의 NPN 트랜지스터가 정합되게 배치되고, 상기 제 2 궤한 전류 거울 회로는 복수개의 PNP 트랜지스터가 정합되게 배치되는 것을 특징으로 하는,�칭 바이어스 회로 디바이스.

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청구항 1에 있어서상기 수광소자는 단일 광자 수광 소자(SPAD, Single Photon Avalanche Diode)인 것을 특징으로 하는,�칭 바이어스 회로 디바이스.

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삭제

6

청구항 1에 있어서,상기 궤환 동작 조절 회로는,상기 기준값중 제 1 기준값과 상기 센싱 전압을 비교하는 제 1 비교기;상기 제 1 기준값보다 낮으며 미리 설정되는 제 2 기준값과 상기 센싱 전압을 비교하는 제 2 비교기; 및상기 비교 결과에 따라 상기 패시브 �칭 동작을 위한 제어 신호를 생성하는 제어 로직;을 포함하는,것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

7

청구항 6에 있어서,상기 제어 신호는, 상기 패시브 �칭 동작을 실행하는 �칭 경로 제어 신호 또는 상기 패시브 �칭 동작을 실행하지 않는 비�칭 경로 제어 신호인 것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

8

청구항 6에 있어서,상기 제 1 기준값 및 상기 제 2 기준값은 상기 수광소자의 센싱 감도를 위해 임의 설정되는 것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

9

청구항 7에 있어서,상기 패시브 �칭 동작의 결정에 따라 상기 수광소자에 흐르는 전류를 일정하게 유지하는 상기 패시브 �칭 동작을 실행하는 궤환 동작 수행 회로를 더 포함하는,�칭 바이어스 회로 디바이스.

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청구항 9에 있어서,상기 궤환 동작 수행 회로는,상기 �칭 경로 제어 신호에 의해 제1 차지 펌프로부터 제 1 전원을 도통하는 제 1 스위칭 소자;상기 제 1 스위칭 소자에 병렬로 연결되어 상기 제 1 전원을 충전시키는 제 1 커패시터; 및상기 제 1 커패시터와 병렬로 연결되어 상기 공급 전압과 상기 제 1 전원을 이용하여 상기 궤환 전류 거울 회로에 인가하는 인가 전압을 출력하는 제 2 커패시터;를 포함하는것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

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청구항 10에 있어서,상기 궤환 동작 수행 회로는,상기 비 �칭 경로 제어 신호에 의해 제 2 차지 펌프로부터 제 2 전원을 도통하는 제 2 스위칭 소자;상기 제 2 스위칭 소자에 병렬로 연결되어 상기 제 2 전원을 충전시키는 제 3 커패시터; 및상기 제 3 커패시터와 병렬로 연결되어 상기 공급 전압과 상기 제 2 전원을 이용하여 상기 궤환 전류 거울 회로를 홀드 오프 동작을 위한 홀드 오프 동작 신호를 생성하는 제 3 비교기;를 포함하는것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

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청구항 11에 있어서, 상기 제 3 비교기와 상기 제 2 커패시터 사이에 상기 홀드 오프 동작 신호가 발생하지 않으면 상기 제 3 커패시터의 출력을 상기 제 2 커패시터측으로 연결하는 제 3 스위칭 소자가 배치되는 것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

13

청구항 11에 있어서,상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터, 및 상기 제 3 커패시터의 앞단에 병렬로 그라운드 접지되는 제 4 스위칭 소자가 배치되는것을 특징으로 하는 �칭 바이어스 회로 디바이스.

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삭제

15

청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 6 내지 청구항 13 중 어느 한 항의 �칭 바이어스 회로 디바이스를 포함하는 단일 광자 검출기.