汽車(chē)LiDAR系統智慧之眼——探測器該怎么選？

　　這類(lèi)探測器通過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)克服缺陷，已常用于各類(lèi)不同的LiDAR應用。然而，到目前為止，其飽和問(wèn)題和上述其他挑戰，使它們無(wú)法成為遠距離掃描LiDAR的首選探測器。

　　各種探測器技術(shù)對比

　　InGaAs(銦鎵砷)光電二極管探測器

　　這類(lèi)探測器通常以小尺寸用于數據通信和電信應用，但除了專(zhuān)門(mén)的航空航天或軍事應用之外，最近才開(kāi)始應用于LiDAR系統。該技術(shù)不同于傳統的InGaAs材料硅基結構。

　　由于該類(lèi)探測器激光系統常常專(zhuān)門(mén)針對更高波長(cháng)的光譜(1550 nm，本文中討論的其它探測器為905 nm)而設計，因此該技術(shù)靈敏度更高，并可實(shí)現更高的功率。因此，與大多數其它探測器相比，InGaAs光電二極管能夠開(kāi)發(fā)探測距離更遠的汽車(chē)LiDAR系統。

　　然而，即使面對幾乎可以忽略地高于正常環(huán)境的溫度，InGaAs探測器的性能也會(huì )顯著(zhù)降低。因此，即使在溫和氣候下，這類(lèi)探測器也可能需要專(zhuān)門(mén)的外部冷卻系統。

　　此外，與大量使用的硅基板相比，其基礎材料成本更高。而且，用于LiDAR系統的大尺寸InGaAs探測器，其制造將比硅設計復雜得多。到目前為止，還無(wú)法實(shí)現大規模商業(yè)量產(chǎn)。

　　最后，由于這項技術(shù)對于汽車(chē)LiDAR領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一項新技術(shù)，當試圖圍繞InGaAs探測器構建創(chuàng )新的LiDAR系統時(shí)，OEM必須為花費更大的精力、時(shí)間和成本而做好準備。

　　雪崩光電二極管(APD)探測器

　　這類(lèi)硅基光電探測器主要用于工業(yè)和軍事應用。它們的運行原理是通過(guò)允許進(jìn)入的光子促發(fā)電荷雪崩，然后通過(guò)其內部放大機制倍增增益。通過(guò)吸收優(yōu)化的結構，它們能夠將激光器近80%的905 nm反射光轉換成光電流，帶來(lái)了大輻提高的靈敏度。

　　除了突出的靈敏度，APD還具有最小的飽和度、理想的信噪比和高速優(yōu)勢。它們也是市場(chǎng)上成本最低的探測器技術(shù)之一。

　　APD的一個(gè)潛在缺點(diǎn)是它們使用了與普通CMOS制造不兼容的專(zhuān)用雙極技術(shù)。因此，僅有少數幾家供應商可以供貨。而且，它們無(wú)法與相關(guān)的CMOS器件在同一芯片上集成。

　　不過(guò)，探測器和電子器件的封裝，可以由經(jīng)驗豐富的供應商在芯片上彼此靠近的完成。兩者都可以在沒(méi)有任何影響的情況下獲得增強，以獲得最高性能。例如，專(zhuān)門(mén)設計的跨阻抗放大器(TIA)具有定制的增益和帶寬，可用于A(yíng)PD探測器陣列的補充(將光電流轉換為電壓，并調節進(jìn)入系統的信號以提高增益)。這可以改善器件性能，尤其是在低光照條件下。

　　APD采用標準的、高生產(chǎn)率的商業(yè)化生產(chǎn)工藝制造，并且已經(jīng)在廣泛的系統中證明了它們的性能。

　　重要的是，當以適當的方式運行時(shí)，它們結合了有目共睹的性能和極具吸引力的成本優(yōu)勢。目前，APD是汽車(chē)遠距離LiDAR系統的首選探測器，是幾款現有最復雜自動(dòng)駕駛系統的關(guān)鍵組件。

　　雪崩光電二極管(APD)探測器