论
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光弱到一定程度，PIN 和 APD 的线性输出会被噪声淹没——一次只来几个光子时，谈“响应度”已经没有意义，得换个思路：不测光功率，数光子。这就是单光子雪崩二极管（SPAD）的领地。
先讲原理。普通 APD 工作在线性模式，增益几十到几百倍，输出电流正比于光功率。SPAD 把反向偏压加到击穿电压之上（盖革模式），这时单个光子产生的载流子就能触发自持雪崩，输出一个固定幅度的数字脉冲——来没来光子只看有/无。雪崩一旦触发不会自己停，得靠淬灭电路把偏压拉回击穿点以下再复位，这段“死时间”里探测器是瞎的。
关键参数五个。光子探测效率 PDE：Si SPAD 在可见光波段可达 40%～60%，InGaAs SPAD 在 1550nm 一般 20%～30%（以具体型号 datasheet 为准），注意 PDE 是概率不是增益。暗计数率 DCR：没有光时热激发也会触发雪崩，制冷是压 DCR 最有效的手段。后脉冲：雪崩时被陷阱俘获的载流子延迟释放造成假计数，加 hold-off 时间能压，但会拉长死时间。时间抖动 jitter：光子到达和脉冲输出之间的时间不确定度，几十到几百 ps，直接决定 dToF 测距的精度（1ns 抖动对应约 15cm 的距离误差，按 c·Δt/2 估算）。死时间：被动淬灭简单但死时间在微秒级，主动淬灭可压到几十 ns，高速计数场景必须看这个数。
SiPM 是 SPAD 的阵列化版本：几千个微单元并联，输出幅度正比于同时触发的单元数，恢复了一定的光子数分辨能力，动态范围上限约等于微单元总数。代价是暗计数和光学串扰随单元数放大，强光下微单元全触发后输出封顶饱和。
实战选型分场景。dToF 激光雷达：看 jitter 和 PDE，阵列规模看视场和分辨率需求，强光环境注意前面加衰减或选微单元数多的型号防饱和。量子通信、荧光寿命测量：单点 SPAD，看 DCR 和 jitter 双低，InGaAs 1550nm 段制冷是必选项不是可选项。低成本弱光计数：SiPM 性价比高，但记住它输出的是“触发单元数”，定量反推光子数要做标定。
四个坑。第一，盖革模式怕强光：雪崩电流失控会烧器件，上电前先确认光路衰减到位，别拿对准强光的手法对它。第二，被动淬灭电路简单便宜，但死时间长、后脉冲高，计数率要求超过百 kHz 直接上主动淬灭。第三，别把 SPAD 当线性探测器用：它的输出只有 0 和 1，要测光功率大小请回头找 PIN/APD。第四，1550nm 的 InGaAs SPAD，DCR 随温度指数上涨，TEC 制冷的功耗和体积要进系统预算。
一句话总结：光子数少到线性探测器看不见时，SPAD 用盖革模式把“有没有光子”变成数字脉冲；选型抓 PDE、DCR、jitter、死时间四个数，SiPM 阵列化换动态范围，强光防护和制冷两笔账别漏。
先讲原理。普通 APD 工作在线性模式，增益几十到几百倍，输出电流正比于光功率。SPAD 把反向偏压加到击穿电压之上（盖革模式），这时单个光子产生的载流子就能触发自持雪崩，输出一个固定幅度的数字脉冲——来没来光子只看有/无。雪崩一旦触发不会自己停，得靠淬灭电路把偏压拉回击穿点以下再复位，这段“死时间”里探测器是瞎的。
关键参数五个。光子探测效率 PDE：Si SPAD 在可见光波段可达 40%～60%，InGaAs SPAD 在 1550nm 一般 20%～30%（以具体型号 datasheet 为准），注意 PDE 是概率不是增益。暗计数率 DCR：没有光时热激发也会触发雪崩，制冷是压 DCR 最有效的手段。后脉冲：雪崩时被陷阱俘获的载流子延迟释放造成假计数，加 hold-off 时间能压，但会拉长死时间。时间抖动 jitter：光子到达和脉冲输出之间的时间不确定度，几十到几百 ps，直接决定 dToF 测距的精度（1ns 抖动对应约 15cm 的距离误差，按 c·Δt/2 估算）。死时间：被动淬灭简单但死时间在微秒级，主动淬灭可压到几十 ns，高速计数场景必须看这个数。
SiPM 是 SPAD 的阵列化版本：几千个微单元并联，输出幅度正比于同时触发的单元数，恢复了一定的光子数分辨能力，动态范围上限约等于微单元总数。代价是暗计数和光学串扰随单元数放大，强光下微单元全触发后输出封顶饱和。
实战选型分场景。dToF 激光雷达：看 jitter 和 PDE，阵列规模看视场和分辨率需求，强光环境注意前面加衰减或选微单元数多的型号防饱和。量子通信、荧光寿命测量：单点 SPAD，看 DCR 和 jitter 双低，InGaAs 1550nm 段制冷是必选项不是可选项。低成本弱光计数：SiPM 性价比高，但记住它输出的是“触发单元数”，定量反推光子数要做标定。
四个坑。第一，盖革模式怕强光：雪崩电流失控会烧器件，上电前先确认光路衰减到位，别拿对准强光的手法对它。第二，被动淬灭电路简单便宜，但死时间长、后脉冲高，计数率要求超过百 kHz 直接上主动淬灭。第三，别把 SPAD 当线性探测器用：它的输出只有 0 和 1，要测光功率大小请回头找 PIN/APD。第四，1550nm 的 InGaAs SPAD，DCR 随温度指数上涨，TEC 制冷的功耗和体积要进系统预算。
一句话总结：光子数少到线性探测器看不见时，SPAD 用盖革模式把“有没有光子”变成数字脉冲；选型抓 PDE、DCR、jitter、死时间四个数，SiPM 阵列化换动态范围，强光防护和制冷两笔账别漏。
