I diodi a valanga a rivelazione di singolo fotone (single photon avalanche diodem o SPAD) sono in grado di garantire risoluzioni spaziali e temporali allo stato dell’arte nella rivelazione di deboli segnali ottici in un’ampia gamma di applicazioni. Introdotti recentemente, gli SPAD realizzati in tecnologia CMOS rappresentano una soluzione estremamente flessibile nella progettazione di matrici di sensori con elettronica di lettura integrata monoliticamente.
Il gruppo di Strumentazione Elettronica ha lavorato e lavora al progetto ed alla caratterizzazione di SPAD a basso rumore per la tracciatura di particelle cariche basati sull’interconnessione verticale di matrici di sensori. Il primo prototipo di un rivelatore a sensori SPAD a due livelli, che fornisce un segnale di coincidenza quando una particella colpisce simultaneamente due celle spazialmente sovrapposte, è stato prodotto in una tecnologia CMOS da 150 nm e collaudato con successo. Questa soluzione permette di ottenere una notevole riduzione del conteggio di buio (dark count rate, o DCR), in quanto il tasso di segnali di coincidenza generato da impulsi di corrente casuali in due pixel sovrapposti sarà in generale una piccola frazione del DCR, anche in dipendenza dalla durata della finestra di coincidenza.
