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如题,MPPC/SiPM如何进行温度偏压补偿?

滨松中国
2023.3.22

多像素光子计数器 (MPPC),也称为硅光电倍增器 (SiPM),是一种固态光电倍增管。

在与MPPC相关的众多影响因素中,工程师被问到最多的就是温度变化对于MPPC的影响。今天小编就从MPPC的温度特性是什么、温度特性如何影响MPPC增益变化、MPPC的温度系数等方面来为大家详细介绍一下这个问题。

MPPC温度特性是什么?

MPPC温度特性一般是指温度变化引起的MPPC增益的变化。这是因为温度影响击穿电压(Vbr),进而影响过电压(Vov)的大小,过电压(Vov)指的是反向偏压(Vbias)与击穿电压(Vbr)之差:

因此,在有温度变化的情况时使用MPPC,比如户外,过电压的变化导致了MPPC输出信号会随温度而变化。

温度如何影响MPPC增益的大小?

温度升高,晶格震动加剧,载流子在获得足够大的加速能量之前撞击晶格的概率增加,电离发生的难度提高。因此,如果反向偏压不变,温度升高会导致增益降低。

图1 温度随增益的变化

MPPC的温度系数是多少?

滨松MPPC的工作电压温度系数是用来维持增益不变的,温度系数用每摄氏度改变反向偏压量来表示,以下图为例,温度系数约为63 mV/℃。

  图2 反向电压随温度的变化

MPPC如何进行温度偏压补偿?

在有温度变化的地方使用MPPC,比如户外时,MPPC输出信号会随温度而变化。为了维持稳定的增益,需要保持器件温度恒定,或者根据温度变化调节反向偏压。

这个时候,我们根据温度变化来相应地补偿偏压的大小,就可以使得过电压保持不变,进而稳定探测器的增益。

以滨松S13360为例,如果不进行温度偏压补偿,MPPC增益随温度升高而下降。

图3 S13360系列产品展示

配合自带温度偏压补偿功能的电源模块C11204-01使用。

图4 电源模块C11204-01

可以发现,补偿后的MPPC,即便温度跨度近60℃,增益都几乎不变。

图5 温度补偿前后,增益随温度的变化

关于MPPC温度偏压补偿相关的内容已经全部讲解完毕,如果有任何问题都可以在评论区提问,以下滨松中国产品技术工程师会第一时间为您解答。

编辑:又又&▼

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