CN116583959A - 用于红外感测的方法和*** - Google Patents

Abstract

红外(IR)光检测***和方法。一种***可以包括：至少一个感光点，所述感光点具有Ge感光区(GPSA)和Si层，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，所述Si层包括第一掺杂区(FDA)、存储阱(SW)、浮动扩散部(FD)和传输门(TG)；可控电源(CPS)；以及控制器，可操作为控制CPS和TG，以在第一时间同时向GPSA、FDA和FD提供受控电压，从而驱使给定极性的电荷载流子(CCGP)从GPSA朝向SW移动，并且在另一时间向GPSA、FDA和FD提供其它电压，从而减弱CCGP朝向SW的驱动，并且停止由SW采集信号，以及间歇地将CCGP从SW经由TG传送到FD，在此处CCGP经由耦接到FD的电极被读取。

Description

用于红外感测的方法和***

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年11月27日提交的第63/118,745号美国临时专利申请、2021年1月12日提交的第63/136,429号美国临时专利申请和2021年5月29日提交的第63/194,977号美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本公开涉及红外(IR)焦平面阵列(FPA)、其操作方法，特别是涉及包括硅上锗的短波IR(SWIR)FPA。

背景技术

光检测装置(photodetecting device)，例如光电检测器阵列(photodetectorarray，或“PDA”)(也称为“光电传感器阵列”)，包括多个感光点(photosite)，每个感光点包括用于检测入射光(impinging light)的一个或多个光电二极管和用于存储由光电二极管提供的电荷的电容。在下文中，“感光点”通常用缩写“PS”代替。电容实践中可以是专用电容器和/或利用光电二极管、晶体管和/或PS的其它部件的寄生电容。在本说明书中，为了简单起见，术语“光检测装置”通常用缩写“PDD”代替，术语“光电检测器阵列”通常用缩写“PDA”代替，术语“光电二极管”通常用缩写“PD”代替。

术语“感光点”涉及传感器阵列的单个传感器元件(也称为“sensel”，该词是“传感器(sensor)”和“单元(cell)”或者“传感器(sensor)”和“元件(element)”的混成词)，也称为“传感器元件”、“光电传感器元件”、“光电检测器元件”等。每个PS可以包括一个或多个PD(例如，如果实施滤色器阵列，则检测光谱不同部分的光的PD可以可选地统称为单个PS)。除了PD之外，PS还可以包括一些电路或额外的部件。

暗电流是一种众所周知的现象，其在涉及PD时是指，即使是没有光子进入装置的情况下，流过PD的电流。PD中的暗电流可能是在PD的耗尽区内随机产生的电子和空穴引起的。

在一些情况下，需要提供一种在使用有限尺寸的电容器的同时，具有以相对高的暗电流为特征的光电二极管的PS。在一些情况下，需要提供一种PS，其具有以相对高的暗电流为特征的PD，且减小暗电流对输出检测信号的影响。在以高暗电流累积为特征的PS中，需要克服暗电流对电光***(electrooptical system)的不利影响，这将是有利的。在下文中，为了简单起见，术语“电光的(electrooptical)”可以用缩写“EO”代替。

短波红外(SWIR)成像能够应用于难以进行可见光成像的范围。该应用范围包括电路板检查、太阳能电池检查、产品检查、门控成像、识别和分类、监视、防伪、过程质量控制等。现有的许多基于InGaAs的SWIR成像***制造成本昂贵，目前制造能力有限。

因此，能够提供使用更经济有效的基于PD的、更容易集成到周围电子器件中的光接收器的SWIR成像***将是有利的。

包括多个PS的光电检测器阵列是本领域已知的，每个PS对电磁波谱的一部分敏感。然而，这些PDA要么价格昂贵，要么对目标电磁波谱范围不敏感，和/或在距离分析中效率低下。因此，在本领域中对改进的PS和PDA存在需求。此外，对于本领域技术人员而言，参考附图，通过将常规的、传统的和已被提出的方法与本申请的其余部分中所阐述的本申请主题进行比较，这些常规的、传统的和已被提出的方法的限制和缺点将变得显而易见。

发明内容

在一些方面中，公开了一种可操作为检测IR辐射的IR光检测***(photodetecting system)，其包括：(a)至少一个PS，其包括(i)锗(Ge)感光区，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴(electron-hole，e-h)对，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，和(ii)硅(Si)层，其包括二极管，所述二极管包括第一极性的第一掺杂区和与第一极性相反的第二极性的第二掺杂区，其中第一掺杂区位于第二掺杂区与吸收剂掺杂区之间；(b)至少一个电源，其可操作为向所述第一掺杂区提供第一区域电压并且向所述第二区域提供第二区域电压；以及(c)可控电源，其可操作为(i)在所述PS的采样持续过程内向所述Ge感光区提供激活电压，所述激活电压驱使所述第二极性的电荷载流子(charge carriers of the second polarity，CCSP)从所述Ge感光区向所述光电二极管移动，其中CCSP经由与所述第二掺杂区电耦接的读出电极而被采集，并且(ii)在所述采样持续过程结束时，所述可控电源向所述Ge感光区提供静止电压(rest voltage)，所述静止电压减弱了CCSP朝向所述光电二极管的驱使，从而停止PS的信号采集。

在一些方面，公开了一种电光(electro-optical，EO)检测***，包括：(a)IR光检测***或传感器，其包括多个PS；(b)至少一个光学接口，其用于将来自电光检测***的视场(field of view，FOV)的光引导到IR光检测传感器(photodetecting sensor)上；(c)读出电路，其可操作为从所述多个PS的每一个中读取至少一个电信号，所述电信号对应于在相应PS的采样持续过程中由所述Ge感光区捕获的光子的数量；以及(d)处理器，其可操作为处理由所述读出电路提供的检测数据，所述检测数据指示所述多个电信号，以提供所述视场的IR图像。

在一些方面，公开了一种可操作为检测IR辐射的IR光检测***，包括：(a)至少一个PS，其包括：(i)Ge感光区，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，以及(ii)Si层，其包括第一掺杂区、存储阱、浮动扩散部和传输门(transfer gate)；(b)至少一个可控电源，其可操作为调制提供给所述第一掺杂区、所述Ge感光区和所述浮动扩散部中的至少一个区域的电压；以及(c)控制器，其可操作为控制所述可控电源和所述传输门，用于(i)在一时刻向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供电压，从而驱使所述第二极性的电荷载流子从所述Ge感光区向所述存储阱移动，(ii)在另一时刻向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供其它电压，从而减弱对所述第二极性的电荷载流子朝向所述存储阱的驱使，由此停止所述存储阱对信号的采集，以及(iii)间歇地将所述第二极性的电荷载流子从所述存储阱经由所述传输门转移到所述浮动扩散部，在此处所述第二极性的电荷载流子经由与所述浮动扩散部电耦接的读出电极而被读取。

在一些方面中，公开了一种可操作为检测IR辐射的IR光检测***，包括：(a)至少一个PS，其包括：(i)Ge感光区，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括掺杂有第一极性的吸收剂掺杂区，以及(ii)硅层，在所述硅层中设置了多个读出结构，每个读出结构包括：(1)掺杂有第二极性的远端掺杂区和(2)位于远端掺杂区和Ge感光区之间的中间掺杂区，中间掺杂区掺杂有与第一极性相反的第二极性；(b)可控电源，其可操作为向所述Ge感光区和所述多个读出结构中的每一个的所述远端掺杂区和所述中间掺杂区提供受控电压，所述可控电源可操作为：(i)在第一采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述多个读出结构中的第一读出结构的第一远端掺杂区、以及所述第一读出结构的第一中间掺杂区上的相对电压，使得CCSP在第一拉力作用下从所述Ge感光区朝向所述第一读出结构移动，其中CCSP经由与所述第一远端掺杂区电耦接的第一读出电极而被采集，(ii)在所述第一采样持续过程内，维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，所述第一组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第一读出结构之外的其余部分，使得施加到CCSP使其朝向所述第一组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第一拉力的一半，(iii)在所述第一采样持续过程之后的第二采样持续过程内，维持Ge感光区、所述多个读出结构中的第二读出结构的第二远端掺杂区、以及所述第二读出结构的第二中间掺杂区上的相对电压，使得所述CCSP在第二拉力作用下被驱使从所述Ge感光区向所述第二读出结构移动，在所述第二读出结构处CCSP经由与所述第二远端掺杂区电耦接的第二读出电极而被采集；(iv)在所述第二采样持续过程内，维持第二组读出结构的掺杂区上的电压，所述第二组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第二读出结构之外的其余部分，使得施加到CCSP使其朝向所述第二组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第二拉力的一半；(v)在所述第二采样持续过程之后的第三采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述第一远端掺杂区和所述第一中间掺杂区上的相对电压，使得CCSP在第三拉力作用下被驱使从所述Ge感光区向所述第一读出结构移动，其中所CCSP经由所述第一读出电极而被采集，和(vi)在所述第三采样持续过程内，维持所述第一组读出结构的掺杂区上的电压，使得施加到CCSP使其朝向所述第一组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第三拉力的一半。

在一些方面，公开了一种用于检测IR辐射的方法，包括：(a)向PS的第一掺杂区提供第一区域电压，向PS的第二区域提供第二区域电压，所述感光点包括(i)Ge感光区，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，以及(ii)Si层，所述Si层包括二极管，所述二极管包括第一极性的第一掺杂区和与第一极性相反的第二极性的第二掺杂区；其中所述第一掺杂区位于所述第二掺杂区与所述吸收剂掺杂区之间；(b)在提供所述第一区域电压和所述第二区域电压时，在所述感光点的采样持续过程内向所述Ge感光区提供激活电压，所述激活电压驱使第二极性的电荷载流子从所述Ge感光区向所述光电二极管移动，在所述光电二极管处所述CCSP经由与所述第二掺杂区电连接的读出电极而被采集；以及(c)在所述采样持续过程结束时，向所述Ge感光区提供静止电压，所述静止电压减弱了对所述CCSP朝向所述光电二极管的驱使，从而停止所述感光点的信号采集。

在一些方面，公开了一种用于检测IR辐射的方法，包括：调制感光点(PS)的至少一个区域上的电压，所述至少一个区域选自：所述PS的第一掺杂区、所述PS的Ge感光区和所述PS的浮动扩散部，其中所述PS至少包括：(a)所述Ge感光区，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，并且所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区；以及(b)Si层，其包括第一掺杂区、存储阱、浮动扩散部和传输门。该调制包括：(a)向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供电压，从而驱使第二极性的电荷载流子从所述Ge感光区向所述存储阱移动；(b)在另一时刻，向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供其它电压，从而减弱对所述CCSP朝向所述存储阱的驱使，由此停止所述存储阱的信号采集；以及(c)间歇地将所述第二极性的电荷载流子从所述存储阱经由所述传输门传输到所述浮动扩散部，在所述浮动扩散部处所述CCSP经由与所述浮动扩散部电连接的读出电极而被读取。

在一些方面，公开了一种用于检测IR辐射的方法，包括向PS的区域提供受控电压，所述PS包括(i)Ge感光区，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，并且所述Ge感光区包括掺杂有第一极性的吸收剂掺杂区，以及(ii)在所述PS的Si层上设置的多个读出结构的掺杂区，以及对于所述多个读出结构中的每一个，所述掺杂区包括(a)掺杂有第二极性的远端掺杂区和(b)位于所述远端掺杂区和所述Ge感光区之间的中间掺杂区，所述中间掺杂区掺杂有与所述第一极性相反的第二极性。所述提供电压可以包括：在第一采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述多个读出结构中的第一读出结构的第一远端掺杂区、以及所述第一读出结构的第一中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第一拉力作用下从所述Ge感光区向所述第一读出结构移动，在所述第一读出结构处所述CCSP经由与所述第一远端掺杂区电连接的第一读出电极而被采集；在所述第一采样持续过程内，维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，所述第一组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第一读出结构之外的其余部分，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第一组读出结构的每个远端掺杂区的拉力小于所述第一拉力的一半；在所述第一采样持续过程之后的第二采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述多个读出结构中的第二读出结构的第二远端掺杂区、以及所述第二读出结构的第二中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第二拉力作用下被使从所述Ge感光区向所述第二读出结构移动，在所述第二读出结构处所述CCSP经由与所述第二远端掺杂区电连接的第二读出电极而被采集；在所述第二采样持续过程内，维持第二组读出结构的掺杂区上的电压，所述第二组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第二读出结构之外的其余部分，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第二组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第二拉力的一半；在所述第二采样持续过程之后的第三采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述第一远端掺杂区和所述第一中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第三拉力作用下被驱使从所述Ge感光区向所述第一读出结构移动，在所述第一读出结构处所述CCSP经由所述第一读出电极而被采集；以及在所述第三采样持续过程内，维持所述第一组读出结构的掺杂区上的电压，使得施加于所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第一组读出结构的每个远端掺杂区的拉力小于所述第三拉力的一半。

在一些方面，公开了一种用于基于SWIR电光成像***(SEI***)检测来生成场景的深度图像的方法，包括：获得所述SEI***的多个检测信号，每个检测信号指示由所述SEI***的至少一个焦平面阵列(FPA)检测器在相应的检测时间帧内从所述SEI***的视场(FOV)内的特定方向上捕获的光量，所述至少一个FPA包括多个单独的感光点(PS)，每个感光点包括锗(Ge)元件，在所述锗元件中入射的光子被转换为检测电荷，其中对于所述FOV内的多个方向中的每一个方向，不同的检测信号指示沿着所述方向在不同距离范围反射的SWIR照明水平；以及处理所述多个检测信号，以确定包括检测对象在FOV中的多个三维位置的三维(3D)检测图，其中所述处理过程包括补偿在采集由所述锗元件产生的所述多个检测信号期间累积的暗电流(DC)电平，其中所述补偿包括对由所述至少一个FPA的不同感光点检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿。

在一些方面，公开了一种可操作来检测对象的深度信息(depth information)的传感器，包括：包括多个PS的FPA，每个PS可操作为检测来自所述感光点的瞬时视场(instantaneous field of view，IFOV)的光，其中不同的感光点被引导向所述传感器的视场内的不同方向；读出电路的读出集合(readout-set)，每个读出电路通过多个开关耦接到所述FPA的感光点的读出组(readout-group)，并且可操作为当所述读出组经由所述多个开关中的至少一个开关连接到相应的所述读出电路时输出电信号，所述电信号指示入射到所述读出组的PS上的光的量；控制器，其可操作为改变所述多个开关的开关状态，使得所述读出集合的不同读出电路在不同的时间连接到所述读出组，用于将不同的读出电路暴露于从位于距所述传感器不同距离处的对象反射的照明光；以及处理器，其被配置为从所述读出集合中获得电信号，所述电信号指示从所述感光点的所述读出组的IFOV中采集的反射光的检测水平，以用于确定所述对象的深度信息，所述深度信息指示所述对象距所述传感器的距离。

附图的简要说明

为了理解本公开并了解本公开如何在实践中实施，现在将仅通过非限制性示例并参考附图来描述本公开的实施方案，以下提供了与本公开主题的不同方面相对应的示例：

图1A和图2A是示出IR光检测***的感光点示例的截面图；

图1B和图2B分别是示出在图1A和图2A的***中电荷载流子在静止持续过程期间运动减弱的图；

图3A和图3B是感光点的两个示例的俯视图；

图4示出了在连续采样周期中施加到感光点电极的电压；

图5示出了IR光检测***；

图6是示出包括IR光检测***的电光***的框图；

图7是示出用于感测来自视场的光的方法示例的流程图；

图8是示出IR光检测***的感光点的截面图；

图9示出了在连续采样周期中对感光点的一个或多个电极上应用电压调制的状态以及应用于传输门的状态；

图10示出了感光点；

图11示出了感光点，

图12A是示出感光点的俯视图；

图12B是示出感光点示例的俯视图；

图13A、图13B和图13C示出了感光点的截面图和俯视图；

图14A和图14B示出了在操作期间可以施加到感光点的不同区域的相对电压；

图14C示出了在不同工作状态下施加到不同电极的电压之间的示例性关系；

图15、图16、图17和图18示出了具有N-tap感光点的光电检测器阵列；

图19示出了用于检测来自包括多个感光点的光电检测器阵列的视场的光的方法；

图20A和图20B是示出IR光检测***的感光点的示例的截面图；

图21示出了感光点；

图22和图23示出了用于检测IR辐射的方法；

图24示出了基于SWIR电光成像***的检测结果来生成场景的深度图像的方法；

图25示出了在FOV内来自相同方向的三个不同检测信号的时序(timing)；

图26A-图26C示出了处于不同操作状态的传感器；

图27包括不同的时序图；

图28A-图28C示出了处于不同操作状态的传感器；

图29示出了传感器；

图30示出了电光***的视场以及多个瞬时FOV；

应当理解，为了简洁和清楚地例示，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大。此外，在被认为适当的情况下，附图标记可以在附图中重复，以表示相应的或类似的元件。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本公开的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他情况下，公知的方法、过程和部件没有被详细描述，以避免混淆本公开。

在所阐述的附图和描述中，相同的附图标记表示不同实施方案或配置中共有的那些部件。

除非另有特别说明，从下文讨论中可以明显看出，在整个说明书讨论中，使用诸如“处理(processing)”、“计算(calculating)”、“运算(computing)”、“确定(determining)”、“生成(generating)”、“设置(setting)”、“配置(configuring)”、“选择(selecting)”、“定义(defining)”等术语，包括计算机操作和/或转换数据成其他数据的动作和/或过程，所述数据表示为物理量，例如电子量，和/或表示物理对象的数据。

术语“计算机”、“处理器”和“控制器”应被扩展性地解释为涵盖具有数据处理能力的任何类型的电子装置，包括作为非限制性示例的个人计算机、服务器、计算***、通信装置、处理器(例如，数字信号处理器(DSP)、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)、任何其他电子计算装置和/或其任何组合。

根据本文教导的操作可以由专门为所需目的构造的计算机或者由专门为所需目的配置的通用计算机通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序来执行。

如本文所使用的，短语“例如、如(for example、such as、for instance)”及其变体描述了本公开主题的非限制性实施方案。在说明书中对“一种情况”、“一些情况”和“其他情况”或其变体的引用意味着结合(多个)实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在本公的主题的至少一个实施方案中。因此，短语“一种情况”、“一些情况”、其他情况”或其变体的出现不一定指相同的(多个)实施方案。

应当理解，为了清楚起见，在多个分开的实施方案的上下文中描述的本公开主题的某些特征也可以在单个实施方案中以组合的方式提供。相反地，为了简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的本公开主题的各种特征也可以分开地或以任何合适的子组合的方式来提供。

本公开主题的实施方案中，可以以不同的顺序执行图中所示的一个或多个阶段，和/或可以同时执行一组或多组阶段，反之亦然。附图示出了根据本公开主题的实施方案的***架构的一般示意图。图中的每个模块可以由执行本文定义和解释的功能的软件、硬件和/或固件的任何组合组成。图中的模块可以集中在一个位置或分散在多个位置。

说明书中对方法的任何引用都应在必要的修改后应用于能够执行所述方法的***，并且应当在必要的修改后应用于存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令一旦被计算机执行就会导致所述方法的执行。

说明书中对***的任何引用应在必要的修改后应用于可由***执行的方法，并且应在必要地修改后应用到存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令可由***运行。

说明书中对非暂时性计算机可读介质的任何引用应当在必要的修改后应用于能够执行存储在非暂时性计算机可读介质中的指令的***，并且应当在必要的修改后应用到可以由读取指令的计算机执行的方法，所述指令存储在该非暂时性计算机可读介质中。

为了理解本公开并了解本公开如何在实践中实施，现在将仅通过非限制性示例并参考附图来描述本公开的实施方案，以下提供了与本公开主题的不同方面相对应的示例。应当理解，为了简洁和清楚地例示，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大。此外，在被认为适当的情况下，附图标记可以在附图中重复，以表示相应的或类似的元件。

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本公开的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他情况下，公知的方法、过程和部件没有被详细描述，以避免混淆本公开。

在所阐述的附图和描述中，相同的附图标记表示不同实施方案或配置中共有的那些部件。

除非另有特别说明，从下文讨论中可以明显看出，在整个说明书讨论中，使用诸如“处理(processing)”、“计算(calculating)”、“运算(computing)”、“确定(determining)”、“生成(generating)”、“设置(setting)”、“配置(configuring)”、“选择(selecting)”、“定义(defining)”等术语，包括计算机操作和/或将数据转换成其他数据的动作和/或过程，所述数据表示为物理量，例如电子量，和/或表示物理对象的数据。

术语“计算机”、“处理器”和“控制器”应被扩展性地解释为涵盖具有数据处理能力的任何类型的电子装置，包括作为非限制性示例的个人计算机、服务器、计算***、通信装置、处理器(例如，数字信号处理器(DSP)、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)、任何其他电子计算装置和/或其任何组合。

根据本文教导的操作可以由专门为所需目的构造的计算机或者由专门为所需目的配置的通用计算机通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序来执行。

如本文所使用的，短语“例如(for example、such as、for instance)”及其变体描述了本公开主题的非限制性实施方案。在说明书中对“一种情况”、“一些情况”和“其他情况”或其变体的引用意味着结合(多个)实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在本公的主题的至少一个实施方案中。因此，短语“一种情况”、“一些情况”、其他情况”或其变体的出现不一定指相同的(多个)实施方案。

应当理解，为了清楚起见，在多个分开的实施方案的上下文中描述的本公开主题的某些特征也可以在单个实施方案中以组合的方式提供。相反地，为了简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的本公开主题的各种特征也可以分开地或以任何合适的子组合的方式来提供。

本公开主题的实施方案中，可以以不同的顺序执行图中所示的一个或多个阶段，和/或可以同时执行一组或多组阶段，反之亦然。附图示出了根据本公开主题的实施方案的***架构的一般示意图。图中的每个模块可以由执行本文定义和解释的功能的软件、硬件和/或固件的任何组合组成。图中的模块可以集中在一个位置或分散在多个位置。

说明书中对方法的任何引用都应在必要的修改后应用于能够执行所述方法的***，并且应当在必要的修改后应用于存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令一旦被计算机执行就会导致所述方法的执行。

说明书中对***的任何引用应在必要的修改后应用于可由***执行的方法，并且应在必要地修改后应用到存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令可由***运行。

说明书中对非暂时性计算机可读介质的任何引用应当在必要的修改后应用于能够执行存储在非暂时性计算机可读介质中的指令的***，并且应当在必要的修改后应用到可以由读取指令的计算机执行的方法，所述指令存储在该非暂时性计算机可读介质中。

图1A是根据本公开主题的实施例，示出的IR光检测***6200的感光点6202的示例的截面图。IR光检测***6200(以下也称为“IR***6200”或仅称为“***6200”)对IR区域中的光子敏感。虽然不是必须地，但是IR光检测***6200可以是IR光检测传感器或包括IR光检测传感器。虽然不是必须地，但是IR光检测***6200可以是SWIR光检测传感器或包括SWIR光检测传感器。参考下面说明和要求保护的光检测传感器，应当注意，术语“短波红外传感器”及类似术语(例如，“短波红外FPA传感器”、“短波红外FPA”)涉及能够吸收和检测入射的短波红外辐射(即，波长为1000nm至1700nm的辐射)的感光传感器。应当注意，这类传感器除了对SWIR光谱部分敏感之外，还可以对光谱的其它部分(例如，短于1000nm)敏感。特别地，这类光检测传感器可以可选地对可见光谱(400nm至700nm)部分敏感，但不一定如此。在至少一部分SWIR光谱中，这些SWIR传感器的量子效率高于由基于Si的光传感器(其更适于在可见光谱内感测)的量子效率。可选地，所公开和要求保护的SWIR***可以对入射的短波IR光谱的子区段(为了本公开的目的，其被定义为1000nm至1700nm)的入射照明敏感，甚至更具体地对1200nm至1550nm的子区段敏感。在本公开的上下文中，如果传感器对于给定波长的量子效率高于5％，则该传感器被定义为对于该波长是敏感的。

IR***6200可以包括一个或多个感光点(PS)6202。例如，IR***6200可以包括数百、数千、数万、数十万、数百万或更多个PS 6202，PS 6202的检测信号可以被处理以产生对象在IR***6200(或集成IR***6200的电光***)的FOV中的图像、视频或3D模型。例如，IR***6200可以包括1280×720个PS 6202，用于生成HD分辨率图像。在其他示例中，IR***6200可以包括640×480、1440×900或1920×1080个PS 6202，或任何其他布置的PS(无论是标准的还是非标准的、矩形平铺的、六边形平铺的(也称为“蜂窝平铺的”)，或任何其他几何排列的PS)。在通篇本公开中说明的任何PS阵列可以用作成像接收器。

PS 6202包括Si层6210，其中二极管6230设置在Si层6210中。二极管6230包括两个掺杂区：第一掺杂区6232和第二掺杂区6234。第一掺杂区6232具有第一极性(在图1A的示例中是正极性的，在图2A的示例中是负极性的)，第二掺杂区具有与第一极性相反的第二极性(第二极性在图1A的示例中是负极性的，在图2A的示例中是正极性的)。可选地，Si层6210是绝缘体上硅(SOI)层。

除了Si层之外，PS 6202还包括Ge感光区(或简称为“Ge区”)6220，其可操作为响应于入射的IR光子(可能还响应于其它部分电磁光谱的光子，例如近IR(near IR，NIR)光谱和可见(visible，VIS)部分的光谱)而产生电子-空穴对。术语“Ge区”涉及在Ge、Ge合金(例如SiGe)内或在Ge(或Ge合金)与另一材料(例如Si、SiGe)的边界上发生光诱导电子激发的材料体(a bulk of material)。具体而言，术语“Ge区”涉及纯Ge体和Ge-Si体两者。当使用包括Ge和Si两者的Ge体时，可以使用不同浓度的Ge。例如，Ge区中Ge的相对部分(无论是与Si合金化还是与Si相邻)可以为5％至99％的范围。例如，Ge区中Ge的相对部分可以为15％至40％。应当注意，除Si以外的材料，例如铝、镍、硅化物或任何其它合适的材料，也可以是Ge区的一部分。在一些实施方式中，Ge区可以是纯Ge区(包括大于99.0％的Ge)。Ge区6220可以以任何合适的方式沉积在Si层6210上，例如但不限于以均匀层的外延生长(epi growth)、选择性层外延(epitaxy)方法等。

在Ge区6220内存在至少一个第一极性(即，与第一区域6232的极性相同；在图1A的示例中为正极性，在图2A的示例中为负极性)的掺杂区6222(也被称为“吸收剂掺杂区”。参考PS 6202的不同部分的掺杂水平，应当注意，所示的相对掺杂比是示例性的，仅通过示例的方式提供不同的相对掺杂水平(例如，“-”、“+”、“++”)，并且可以使用相对掺杂水平和极性的任何适当组合。

在几何形状上，第一掺杂区6232位于第二掺杂区与吸收剂掺杂区之间。这意味着，在本公开的文中，Ge区6220上的点和第二掺杂区6234(具有相反的电极性)上的点之间的直线的大部分(或全部)穿过、低于或高于第一掺杂区6232的至少一个点。这种控制Ge区6220、第一掺杂区6232和第二掺杂区6234中的相对电压的方式，影响在Ge区6220中产生的电荷载流子向相应的PS 6202的读出处移动，如下所述。图3A和3B是PS 6202的两个示例的俯视图(为了清楚起见，仅示出了一些部件)。施加到不同掺杂区的电压经由三个电极(或电极的组合)传输。一个或多个电极6221向Ge区6220(可选地，具体地向Ge区6220的掺杂区6222)提供电压。该电压在图中被称为“调制电压(modulation voltage)”和“V_M”。一个或多个电极6233向第一掺杂区6232提供电压，一个或多个电极6235向第二掺杂区6234提供电压。提供给(区域6232和6234中的)正掺杂区的电压在图中被称为“阳极电压”和“V_A”，而提供给(区域6232和6234中的)负掺杂区的电压在图中被称为“阴极电压”和“V_C”。电压由一个或多个电源提供。这种电源可以是恒定的(在接通时常规地提供单个恒定电压)、调制的(例如，提供离散电压中的调制电压，或逐渐改变所提供的电压)、或任何其它类型的电源。在所说明的示例中，只有提供给Ge区6220的电压是调制的，但如下文所论述，也可实施对其它电压(表示为V_A和V_C)的调制。

IR***6200包括至少一个电源(例如，电源6250和/或与电极6235连接的电源)，其可操作成向第一掺杂区6232提供第一区域电压，并向第二区域6234提供第二区域电压。这些电压用于使二极管6230偏置。可选地，该偏置在时间上可以是恒定的。然而，并不一定如此。在所说明的示例中，该偏置总是有效的(active)(V_A和V_C两者均在相应PS 6202的有效读出阶段和空闲静止时间期间被设定为高电平)，但在一些实施方案中，所述偏置电压不一定在所有时间都是有效的。

IR***6200还包括至少一个可控电源6240，其可操作成：

a.在PS 6202的采样持续过程内向Ge区6222提供激活电压(activationvoltage)，该激活电压驱使第二极性的电荷载流子从Ge区6222(在该处由入射光产生电荷载流子)移向二极管6230，在二极管6230处经由电耦接到第二掺杂区6234的读出电极6235来采集CCSP。在图1A-1C的示例中，CCSP是电子，而在图2A-2C的示例中，CCSP是空穴。在图1C和2C中例示了在采样持续过程期间电荷载流子的移动。与读出电路的连接在图中表示为6260。

b.在采样持续过程结束时，向Ge区6222提供静止电压，该静止电压减弱(可能完全停止)了CCSP朝向二极管6230的驱动，从而停止由相应的PS 6202对信号的采集。在图1B和2B中例示了在静止期间电荷载流子运动的减弱。

参考激活期，第二极性的电荷载流子被施加到Ge区6220的电压排斥，并被施加到第一掺杂区6232的电压吸引。这些电荷载流子利用由施加在第一掺杂区6232和第二掺杂区6234之间(例如在耗尽区6280中(其仅在图1A和2A中标识出来，避免减小其它图的视觉负担)的电压所产生的漂移速度(drift velocity)，经过第一掺杂区6232朝向第二掺杂区6234移动。

IR***6200可以可选地包括控制器6270(其可以与PS 6202设置在同一个芯片上，或者可以是其中芯片是其一部件的较大电光***的一部分)。可选的控制器可以控制向相关的PS电极提供调制的电压(或多个电压)，并且还可以控制IR***6200的操作的其它部分。

PS 6202的采样周期包括两个阶段，一个是采样持续过程，在该阶段采集信号(随后进行采样并可选地提供给外部模块)；一个是静止持续过程，在该阶段不再采集信号。停止施加激活电压减弱了第二极性的电荷载流子向读出电极6235的移动。可选地，PS 6202的采样周期仅包括这两个阶段，而不包括任何其它阶段。静止持续过程中的运动是减弱的，而不是有意地引导至PS上的其它有用的位置。特别地，在一些或全部实施方式中，PS 6202不包括其它用于在静止期中收集信号的读出电极。可选地，电荷减弱是由于Ge区6220中的电荷载流子的预期寿命较低。

在第一极性是正极性的情况下，采样持续过程期间的电压组合(V_A、V_C、V_M)可以是满足以下条件的电压组合：V_C≥V_A>V_M，并且当采样持续过程结束时(例如，在空闲持续过程期间)的电压组合至少满足以下条件：V_M≥V_A，并且可选地还有V_C≥V_A。

仅在部分时间内将第二极性的电荷载流子诱导朝向读出电极可以用于在相对较短的时间跨度(例如，对应于光源照明)内选择性地采集电信号。这可以例如用于防止在Ge区6220中产生的暗电流电荷(其与Si光电检测器中的暗电流相比，可能相对非常高)使检测器的电容饱和。与使用晶体管或其它电子元件实现的读出电路电子开关(readout-circuitelectronic switching)相比，IR***6200在半导体层面上实现采样时间和空闲时间之间的开关。在半导体层面上实现开关的特征在于，与通过在读出电路层面上进行开关而引入的噪声(例如，热噪声，也称为Johnson-Nyquist噪声或kTC噪声)相比，噪声显著更低。然而，应当注意，如上所述的半导体层面中的开关可以与其他形式的开关相结合，甚至可以与读出电路中实现的开关相结合。

应当注意，激活电压和/或静止电压之外的任何电压可以是单一电压或电压范围。施加到第一掺杂区6232和第二掺杂区6234的电压中的任何电压也可以是单一的电压或电压范围。例如，激活电压可以是1V、2V，或在1V至2V范围内变化的电压。同样，静止电压可为0.0V、-0.2V、0.3V，或在-0.2V至0.3V范围内变化的电压。可选地，静止电压的大小比激活电压的大小低至少0.2V。可选地，静止电压可以是零或接近于零，但不一定如此。

参考向电极6221、6233和6235提供电压的电源，这些电源(调制的或恒定的)中的每一个可以向一个或多个PS 6202提供电压。电源(例如，6240、6250)可以被包括在各个PS6202内(如图1A所示)或者在各个PS 6202的外部(如图2A所示)。应当注意，电源相对于单个PS 6202的位置与在特定图示中所例示的不同掺杂区的极性无关。

在所示的示例中，调制仅在向Ge区6220提供电压的电极6221上执行。然而，对于本领域技术人员而言，很显然其中在阳极电压和/或阴极电压上进行调制的等同实施方式也可用于使第二极性的电荷载流子在PS 6202的激活持续过程期间产生从Ge区6220到第二掺杂区6234的移动，以及在PS 6202的静止持续过程期间减弱该移动。V_A和/或V_C的调制可以与V_M的调制一起实施，但是可选地，在V_A和/或V_C被调制的情况下，Ge区6220的电压可以维持恒定。下面针对图13A的PS 6502，就PS的一侧提供这种实施方式的示例，并且可以在作必要修改的情况下在PS 6202(或下面讨论的任何其它PS)中实施。

图4包括电压图40，其示出了根据本公开主题的示例，在连续采样周期期间施加到电极6221、6233和6235的电压。上部的图示涉及第一极性为正极性的示例(例如，如图1A-1C所示)，下部的图示涉及第一极性为负极性的示例(例如，如图2A-2C所示)。采样周期可以具有相同的持续时间，例如，如图4所示，但不一定如此。不同采样周期的采样持续时间可以是恒定的，例如，如图4所示，但不一定如此。不同采样周期的静止持续过程可以是恒定的，例如，如图4所示，但不一定如此。

采样周期的持续时间可以可选地根据IR***6200的帧速率来确定。例如，对于60fps帧速率，采样周期的持续时间可以是每次1/60秒。如果60fps示例的每一帧需要多次曝光，则采样周期可以短得多，并且不一定具有相等的长度。采样周期可以可选地与相关照明源(如果有的话)的照明同步。例如，IR***6200可以与单个电光***(例如，照相机、LIDAR、光谱仪)中的至少一个照明源(例如，激光器、发光二极管-LED)组合，并且采样持续过程可以在由所述至少一个光源发射光时开始。每个采样持续过程可以与单个照明跨度、多个照明跨度(例如，在一些脉冲照明实施方式中)相关联，并且还可以与照明不同步(例如，如果没有照明或者如果实施恒定照明)。不同PS 6202的采样持续过程和/或采样周期可以是同步的(例如，同时开始)、级联的(例如，可以一个接一个地触发光检测阵列中不同的PS行)，或者以其它方式进行调制。

采样持续过程可以在本公开的不同实施方案中改变。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个短于10纳秒。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个在10-100纳秒之间。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个在100-500纳秒之间。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个在0.5-5微秒之间。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个大于5微秒。

虽然不一定如此，但是Si层6210和Ge区6220可以可选地掺杂有第一极性。这可用于创建正通道(或负通道)。

可选地，IR光检测***6200可以包括用于阻挡可见光谱的光子到达光电二极管的分光滤光器(spectral filter)。还可以实现阻挡电磁光谱的其它部分(例如，光谱的远IR部分、光谱的紫外部分)的分光滤光器。为了防止由这些光子(在Ge区6220和/或Si层6210中)产生信号累积，可以实施阻止光谱的选定部分的光子到达二极管。可选地，在集成有IR***6200的电光***中，可以在***层面上设置一个或多个分光滤光器。例如，可以在使将被***感测的光偏转的窗口、透镜、镜子、棱镜、或其他光学部件上涂覆光谱滤波涂层，或者可以在入射光学部件上设置专用的分光滤光器。如果设置分光滤光器，则可以在设置IR***6200的同一个芯片上设置分光滤光器，或者在电光***的任何其它部分(未示出)中设置分光滤光器。

可选地，IR光检测***6200(或集成有IR传感芯片的电气***)可以包括冷却模块(例如，传热流体、散热器、冷板、珀尔帖冷却板)，用于减少由经由与Ge区6220电耦接的电极采集到的第一极性的电荷载流子产生的热量。应当注意，由这些第一极性的电荷载流子产生的电流可能大于由读出电路采集的检测信号。Si层6210和/或Ge区6220的内在掺杂可以减弱第一极性的电荷载流子的移动，从而减少第一极性的电荷载流子的调制电流。第一极性的电荷载流子的调制电流的这种降低(通过选择适当的掺杂水平，例如低掺杂水平)有助于降低调制电流的热效应，从而降低功耗并减小(或降低)对昂贵的冷却机制的需求。

可选地，来自IR光检测***6200的FOV的IR光子在被Ge区6220(在这里它们可能导致生成电子-空穴对，这取决于检测器的量子效率)吸收之前穿过Si层6210。

可选地，IR光检测***6200可以包括钝化层6290，钝化层6290位于(a)一侧的Ge区6220和二极管6230与(b)另一侧的至少一个电源(例如，6240、6250)之间。这种钝化层可以由SiO₂、Si₃N₄或任何其它合适的材料制成。可选地，IR光检测***6200可以包括平坦层(例如，位于(a)一侧的Ge区6220和二极管6230与(b)另一侧的至少一个电源之间)。这种平坦层可以由SiO₂、Si₃N₄或任何其它合适的材料制成。可选的钝化层6290仅在图2A-2C中示出，但应当注意，其与IR***6200的部件的任何特定极性无关。

可选地，Ge区6220可以置于Si层的顶部(直接或间接地在Si层的顶部)。在其它实施方式(未示出)中，Ge区的至少一部分浸没在Si层内(例如，在刻蚀孔内)和/或钝化层内(如果有的话)。

可选地，IR光检测***6200可以包括至少一个光效层(photo-effective layer)，其结合到Si层的抛光侧，该抛光侧与Si层的设置有Ge区的一侧相对。在本公开的上下文中，光效层是控制穿过该层的照明的层。例如，光效层可以用作滤色器、偏振滤光器(polarization filter)、任何其它类型的光学滤光器(optical filter)、延迟器、衍射光栅，或任何其它类型的影响穿过该层的光辐射的层。

图5示出了根据本公开主题的示例的IR光检测***6200。在所示的示例中，PS6202被布置成矩形矩阵，并且电源将电压一起提供给所有PS 6202。为了使附图简单和可读，不同部分的每个PS 6202的所有电极由单条线表示。可选地，IR光检测***6200可以包括一个或多个读出电路6810，其与一个或多个PS 6202设置在同一晶片上，可操作为用于从多个PS的每一个中读取至少一个电信号，该电信号对应于在各个PS的采样持续过程期间由Ge区捕获的光子的数量。可选地，IR光检测***6200可以包括一个或多个电源6820，其给PS6202(可能为IR光检测***6200的额外部件)的操作提供电压。电源6820可基于控制器6830的指令提供电力，控制器6830也可设置在同一晶片上(但不一定如此)。此外，可选的控制器6830可以控制IR光检测***6200的其它部件，例如开关模块等的操作。

图6是示出根据本公开主题的示例的包括IR光检测***6200的电光***6299的框图。图6示出了可以包括在这种电光***中的一些部件，但是对于本领域的技术人员而言，很显然可以在操作电光***6299中设置许多其它部件。可以包括***6200的电光***6299的示例是：IR照相机、Lidar、光谱仪等。

可选地，电光检测***6299可以包括各种额外部件，其中许多在本领域中是已知的，例如(但不限于)以下一个部件或多个部件的任何组合：

a.任何变型的IR光检测***6200(其包括多个PS)；

b.至少一个光学接口6792，用于将来自电光检测***6299的FOV的光引导到IR光检测传感器6200上。尽管光学接口6792被图示为单个透镜，但是对于本领域技术人员而言，很显然可以使用光学部件的任何合适的组合，例如(但不限于)：透镜、反射镜、棱镜、光纤、滤光器(filter)、分束器、延迟器等。这类光学部件可以是固定的或可移动的(特别是以可控的方式)；

c.至少一个读出电路6710，其可操作为从所述多个PS的每一个中读取至少一个电信号，该电信号对应于在相应PS的采样持续过程期间由Ge区捕获的光子的数量。读出电路6710可以用于例如读取来自PS 6202的检测信号，并提供信号用于进一步处理(例如，以降低噪声，图像处理)、存储或用于任何其它用途。例如，读出电路6710可以临时地依次排布不同PS 6202的读出值(可能在一些处理之后)，然后提供这些读出值用于进一步处理、存储或任何其它动作。可选地，读出电路6710可以被实现为一个或多个单元，这些单元与IR光检测***6200的其它部件(例如，PS 6202，放大器)制造在同一个晶片上。可选地，读出电路6710可以实现为一个或多个单元，这些单元位于与这种晶片连接的印刷电路板(PCB)上。任何其它适当类型的读出电路也可以实现为读出电路6710。在信号的可选数字化之前，可以在电光检测***6299(例如，由读出电路6710或由相应电光检测***6299的一个或多个处理器6720)中执行的模拟信号处理的示例包括：修改增益(放大)、偏移和合并(组合来自两个或更多个PS的输出信号)。读出数据的数字化可以由电光检测***6299实现或在其外部实现。可选地，读出电路6710可以包括(或甚至由其组成)上述读出电路6810，但不一定如此。

d.至少一个处理器6720，其操作成处理由读出电路6710提供的检测数据，该检测数据指示多个电信号，以提供FOV的IR图像。应当注意，当读出电路6710是可选的，可以使用任何适当的方式将指示不同PS的信号电平的信息提供给处理器6720。处理器6720的处理可以包括例如信号处理、图像处理、光谱分析等。可选地，处理器6720的处理结果可用于修改控制器6270(或其他控制器)的操作。可选地，控制器6270和处理器6720可以设置成单个处理单元。可选地，处理器6720的处理结果可以被提供给以下中的任何一个或多个：有形内存模块6740(例如，用于存储或随后的检索，见下文)，用于外部***(例如，安装有***6299的车辆的远程服务器或车辆计算机)，例如经由通信模块6730；显示器6750，其用于显示图像或其他类型的结果(例如，光谱仪的图表、文本结果)；其他类型的输出接口(例如扬声器，未示出)等等。应当注意，可选地，来自PS的信号也可以由处理器6720处理，例如以评估IR***6200的条件(例如，可操作性、温度)。

e.至少一个光源6780，其可操作为将光发射到电光***6299的FOV上。光源6780的一些光从FOV中的对象处被反射并被PS 6202捕获。该光可用于生成该对象的图像或其他模型(例如，通过处理器6720)。可以使用任何合适类型的光源(例如，脉冲、连续、调制、LED、激光器)。可选地，光源6780的操作可以由控制器(例如，控制器6270)控制。

f.至少一个光学接口6794，用于将一个或多个光源6780的光引向电光检测***6299的部分或全部FOV。尽管光学接口6794被图示为单个透镜，但是本领域技术人员而言，很显然可以使用光学部件的任何合适的组合，例如(但不限于)：透镜、镜子、棱镜、光纤、滤光器、分束器、延迟器等。这种光学部件可以是固定的或可移动的(特别是以可控的方式)；

g.至少一个滤光器6770，其用于操纵从部分或全部FOV处采集的、在到达PS 6202之前的光。这种滤光器可以包括物理屏障、分光滤光器、偏光器、延迟器或任何其它合适类型的滤光器。滤光器6770可以是检测器阵列的一部分(例如，实现为同一晶片上的一个或多个层)或在其外部。如果设置滤光器6770，则滤光器6770可以是固定的或可改变的(例如，移动的快门)。可选地，如果滤光器6770的操作是可改变的，则可以由控制器(例如，控制器6270)控制。

h.至少一个控制器6270，其用于以同步地或以其它方式控制电光***6299的任何一个或多个其它部件(例如，光电检测器、光源、读出电路)的操作。应当注意，控制器6270的任何功能可以通过外部控制器来实现(例如，依靠电光***6270中的未直接连接到光电检测器的另一处理器实现，或者通过辅助***，例如其中安装有电光***6299的自动驾驶车辆的控制器来实现)。可选地，控制器6270可以被实现为一个或多个处理器，与IR***6200的其它部件(例如，PS 6202)制造在同一晶片上。可选地，控制器6270可以实现为在与这种晶片连接的印刷电路板(PCB)上的一个或多个处理器。其它合适的控制器也可以被实现为控制器6270。可选地，控制器6270可包括(或甚至由其组成)前述控制器6830，但不一定如此。

i.至少一个内存模块6740，其用于存储以下中的至少一个：由PS和/或由读出电路6710(例如，如果不同的话)输出的检测信号和由处理器6720通过处理该检测信号而生成的检测信息。

j.至少一个电源6760(例如，电池、AC电源适配器、DC电源适配器)。电源可以向PS、放大器或光检测装置的任何其它部件提供电力。

k.硬壳体6798(或任何其它类型的结构支撑体)。

可选地，电光***6299的处理器还可以被配置为处理检测数据，以确定FOV中至少一个对象的存在。

图7是示出根据本公开主题的方法6300的示例的流程图。方法6300是用于感测来自FOV的光的方法。参考附图的示例，方法6300可以可选地由IR***6200或电光***6299执行。

阶段6310包括向以下部分提供第一电压组合：(a)PS的Si层的第一掺杂区，(b)PS的Si层的第二掺杂区，其具有相反的掺杂极性，以及(c)PS的Ge区的掺杂区，其连接到Si层以允许电荷载流子从Ge区传输到Si层。提供第一电压组合使与第二掺杂区相同极性的电荷载流子从Ge区向Si层的第二掺杂区移动，其中CCSP经由电耦接到第二掺杂区的读出电极而被采集。阶段6310包括提供第一电压组合用于PS的采样持续过程。

阶段6320包括向以下部分提供第二电压组合：Si层的第一掺杂区，PS的Si层的第二掺杂区，以及Ge区的掺杂区。提供第二电压组合减弱了前述电荷载流子的驱动，从而停止了PS的信号采集。阶段6320包括提供第二电压组合用于PS的静止持续过程。然而不一定如此，当采样持续过程结束时，静止持续过程可以直接开始。

第一电压组合和第二电压组合可以在以下方面彼此不同：(a)施加到Si层的第一掺杂区的电压；(b)施加到Si层的第二掺杂区的电压；(c)施加到Ge区的电压；或(d)，即(a)、(b)和(c)中的两个或更多个的任何组合。至少在第一电压组合中，包括第一掺杂区和第二掺杂区的光电二极管被偏置以采集由于光子吸收而产生的电荷载流子。

可选地，二极管6230在采样持续过程期间以及可选地在PS 6202的整个连续操作期间，维持反向偏置。当V_C大于V_A时，二极管6230维持反向偏置。可选地，二极管6230在采样持续过程期间以及可选地在PS 6202的整个连续操作期间，维持在零偏置(或基本上零偏置)。可选地，在采样持续过程期间，以及可选地在PS 6202的整个连续操作期间，V_C≥V_A。

方法6300的阶段6330包括由电连接到PS的读出电路读取至少在采样持续过程中采集到的电信号，用于确定PS在特定采样持续过程内的检测信号。阶段6330在阶段6310结束之后执行。阶段6330可以在阶段6320期间和/或之后执行。检测信号可以用于例如通过联合多个PS的检测信号来产生图像，其中每个检测信号对应***的FOV内的瞬时FOV。

阶段6310、6320和6330可以作为整组进行重复，每次采集与入射在IR光检测***的Ge区上的IR光的量相对应的不同检测信号。在该重复的任意两个连续示例中采样持续时间和静止持续时间可以维持相同，但是这持续时间中的一个或两个也可以改变。

阶段6310、6320和6330可以针对IR传感器的多个PS中的每一个执行，并且方法6300可以包括响应于不同PS的检测信号来生成表示FOV中的对象的图像(或其他检测模型，例如激光雷达的深度图，或光谱仪分析)。不同PS的采样持续时间可以彼此一致或不同。

本发明公开了一种通过PS例如PS 6202来检测IR辐射的方法，该方法包括以下阶段：

a.向PS的第一掺杂区提供第一区域电压并向PS的第二区域提供第二区域电压，所述第二区域包括：(a)Ge感光区，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括具有第一极性的吸收剂掺杂区；以及(b)包括二极管的Si层，所述二极管包括第一极性的第一掺杂区和与第一极性相反的第二极性的第二掺杂区；其中第一掺杂区位于第二掺杂区和吸收剂掺杂区之间。

b.在提供第一区域电压和第二区域电压的同时，向Ge区提供用于PS的采样持续过程的激活电压，该激活电压驱使第二极性的电荷载流子从Ge区向光电二极管移动，在光电二极管处CCSP被与第二掺杂区电耦接的读出电极采集。

c.在采样持续过程结束时，向Ge区提供静止电压，该静止电压减弱了使CCSP朝向光电二极管的驱动，从而停止PS的信号采集。

d.可选地，由电连接到PS的读出电路读取至少在采样持续过程期间采集的电信号，用于确定PS的特定采样持续过程的检测信号。

e.关于方法6300讨论的任何阶段或变化。

图8是示出根据本公开主题的示例的IR光检测***的PS 6402的示例的截面图。PS6402类似于PS 6202，两者具有不同的读出机制。在PS 6202中，读出通过连接到光电二极管的极(具有第二极性)的电极来实现，而在PS 6402中，读出通过传输门6410来实现，传输门6410连接在存储阱6430(具有第二极性)和浮动扩散部6420(具有第二极性)之间。在PS的激活期(active period)期间，基于Ge区6492和第一掺杂区6440之间的电压差，在Ge区6492(尤其是Ge区6492的掺杂区6494)中产生的电荷载流子被选择性地迁移到存储阱6430。在采集阶段期间，传输门6410可使存储阱6430维持与浮动扩散部6420分离，使得来自Ge区6492的所有CCSP在PS的采样时间期间均被采集。在稍后的时间(例如在调制电压的关闭时间)，传输门6410可连接存储阱6430和浮动扩散部6420，使得在存储阱6430处采集的电荷可移动到浮动扩散部6420，电荷在浮动扩散部6420处被至少一个电极6460读出。存储阱6430可以是钉扎层(也称为“钉扎区”)，位于具有相反极性(第一极性)的钉扎层6450(也称为“钉扎区”)之下。第三层6470(也称为“第三区域6470”)可以可选地被钉扎在存储阱下方，相对于其所处的Si层具有不同的第一极性掺杂。

在所说明的示例中，在第一掺杂区6440上实施调制，而Ge区6492和读出电极上的电压维持恒定。然而，应当注意，可以使用任何适当类型的调制，只要电极之间的相对电压随时间变化，就可以调制这些电极中的任何一个或多个上的电压。

应当注意，尽管“电荷存储区”可能看起来像钉扎光电二极管，但是与电荷存储区的任何部分相比，所采集的电荷来自远端的Ge区。可以设置合适的滤光器以在Si中产生电荷(例如，屏蔽PS 6402的一些部分、光谱带通(spectral band-path)或高通滤光器，其允许SWIR光但不允许可见光或NIR光通过，等等)。

图9包括根据本公开主题的示例的状态图50，其例示了在连续采样周期中，应用于在与Ge区与第一掺杂区(采样模式与空闲模式)连接的一个或多个电极上的电压调制的状态，以及应用于传输门(连接，即读出电荷，或断开)的状态。在所说明的示例中，发射若干照明脉冲(在时间t1-t6中)，且在三个连续脉冲中，指示每一脉冲反射光的量的电荷在经由浮动扩散部从存储阱读出之前被累积。采样窗口可以在脉冲发射时开始(例如，在t1、t2和t3时刻发射脉冲的情况)，或者在延迟时段之后(例如，在t4、t5和t6时刻发射脉冲的情况)开始，或者甚至在脉冲发射之前开始。应当注意，可以在不与脉冲相关联的情况下执行某个采样持续过程(例如，用于测量暗校准帧(dark calibration frame))。采样周期可以具有相同的持续时间，例如，如图9所示，但不一定如此。不同采样周期的采样持续时间可以是恒定的，例如，如图9所示，但不一定如此。不同采样周期的静止持续时间可以是恒定的，例如，如图9所示，但不一定如此。采样周期的持续时间可以可选地相对于其中PS 6402是其组成部件的IR***的帧速率来确定。例如，对于60fps帧速率，采样周期的持续时间可以是每次1/60秒，每个采样周期包括从一个或多个脉冲采集的电荷。如果60fps示例的每个帧需要多次曝光，则采样周期可以短得多，并且不一定具有相等的长度。采样周期可以可选地与相关照明源(如果有的话)的照明同步。例如，IR***可以与单个电光***(例如，照相机、LIDAR、光谱仪)中的至少一个照明源(例如，激光器、发光二极管-LED)组合，并且采样持续过程可以在至少一个光源发射光时开始。每个采样持续过程可以与单个照明跨度、多个照明跨度相关联(例如，在一些脉冲照明实施方式中)，并且还可以与照明不同步(例如，如果没有照明或者如果实现恒定照明)。不同PS 6402的采样持续过程和/或采样周期可以是同步的(例如，同时开始)、级联的(例如，光检测阵列中不同行的PS可以一个接一个地触发)，或者以其它方式调制。在本公开的不同实施方案中采样持续过程可以改变。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个短于10纳秒。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个在10-100纳秒之间。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个在100-500纳秒之间。可选地，PS 6202的至少一个采样持续过程中的一个或多个在0.5-5微秒之间。可选地，PS 6402的至少一个采样持续过程中的一个或多个大于5微秒。

图10示出了根据本公开主题的示例的PS 6404。上面讨论的PS 6402的所有部件都包括在PS 6404中，并且它包括另外的掺杂区6480，掺杂区6480也相对于Ge区被调制，并且可以用于在采样周期的空闲时间处将第二极性的电荷载流子转向远离存储阱6430(例如，掺杂区6480可以在掺杂区6440为“OFF”的所有时间都为“ON”，反之亦然，但也可实施其它调制)。应当注意，可选地，额外掺杂区6480可不是相对于Ge区进行调制，而是与Ge区具有相对较小的恒定电压差。在空闲时间内，该低DC偏移足以吸引相应的电荷载流子，但是在采样持续过程期间该低DC偏移被较高的调制电压覆盖。应当注意，在PS 6402中也可设置具有对应调制的类似额外掺杂区(可选地在图2中例示，表示为V_R，用于“移除”电荷)。

图11示出了根据本公开主题的示例的感光点6406。上面讨论的PS 6404的所有部件都包括在PS 6404中，并且它包括额外的存储部、浮动扩散部、读出电极和其它部件，用于在第二极性的电荷载流子被迁移离开第一存储阱6430时读出它们。这种布置可以用于例如飞行时间的测量，其中在两侧中的每一侧采集的电荷相对量可以指示返回光的相位，并因此指示与反射光的对象的距离。控制器可以在两种读出化合物(图中的Ge区的左侧和右侧)之间切换(toggle)读出。

图12A是PS 6406的示例的俯视图(为了清楚起见，仅示出了一些部件)。施加到不同掺杂区的电压经由相应电极(或电极的组合)传输。

图12B是PS 6408的示例的俯视图(为了清楚起见，仅示出了一些部件)。施加到不同掺杂区的电压经由相应电极(或电极的组合)传输。上面讨论的PS 6406的所有部件都包括在PS 6408中，并且它包括另外的掺杂区6790(进一步表示为“OFF时刻电荷移除”)，其也相对于Ge区6492进行调制，并且可以用于在采样周期的空闲时间将第二极性的电荷载流子转向远离两个存储阱。例如，当PS 6408检测到光的反射脉冲时，第二极性的电荷载流子可以在第一存储阱和第二存储阱之间切换，并且当没有预期或期望的反射脉冲时，第二极性的电荷载流子转向第三掺杂区(在该图的上部)。当电荷被引导朝向第三掺杂区时，传输门可被接通以进行读出，或者同时(例如，如果使用两个读出电路)，或者连续(例如，如果单个读出电路在不同的时间读取两侧)。

应当注意，上面讨论的关于PS 6202的任何变化、实施方式、特征和部件可以进行必要修改后适用于PS 6402、6404、6406和6408。应当注意，上面讨论的关于IR***6200的任何变化、实施方式、特征和部件可以进行必要修改后适用于实施设置了PS 6402、6404、6406或6408的任何IR***。

图13A、13B和13C示出了根据本公开主题的感光点6502的示例的截面图(图13A)和俯视图(图13B)。与上面讨论的PS一样，一个或多个PS 6502的组可以集成在可操作用于检测IR辐射的IR光检测***中。这种***可以基本上类似于***6299，但是进行必要修改后地用PS 6502代替PS 6202。每个PS 6502包括Ge感光区6520，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对。GE感光区6520包括吸收剂掺杂区6522，其掺杂有第一极性(例如，带正电)。每个PS 6502还包括Si层6510，在其中设置多个读出结构6570，每个读出结构6570包括：(a)掺杂有第二极性的远端掺杂区6534，和(b)位于相应的远端掺杂区6534和Ge感光区6520之间(可选地，在吸收剂掺杂区6522和相应的远端掺杂区6534之间)的中间掺杂区6532。中间掺杂区6532掺杂有与第一极性相反的第二极性。如果中间掺杂区6532的至少一部分位于相应的远端掺杂区6534上的第一点和Ge感光区6520上的第二点之间的直线上，则特定读出结构6570的中间掺杂区6532位于相应的远端掺杂区6534和Ge感光区6520之间。可选地，对于中间掺杂区6532的至少一半上(或甚至中间掺杂区6532的较大部分上，例如，>60％、>70％、>80％、>90％、>95％)的每个位置L，相应的远端掺杂区6534上的点A和Ge感光区6520上的点B可以选择为使得位置L位于连接这两个点(A和B)的直线上。

应当注意，虽然PS 6502的操作不同于PS 6202的操作，但每一读出结构6570结合GE感光区6520可以操作为(通常仅在PS 6502的部分运行时间期间)类似于Ge区6220、第一掺杂区6232(在此方面对应于相应的中间掺杂区6532)和第二掺杂区6234(在此方面对应于相应的远端掺杂区6534)。当以类似于PS 6502的方式操作时，Ge区与相应读出结构6570之间的电荷载流子的流动表现为类似于PS 6502的采样阶段(即使可能存在差异，例如在影响其它读出结构6570期间，影响所有电极的相对电压期间，等等)。可选地(例如，如图13C所示)，PS 6502可以包括防护环6592(或沟槽)，其完全、不完全或部分地围绕PS 6592(或其部分)。许多使用和实现方式对于本领域技术人员而言是已知的，并且出于简洁的原因在此没有公开。

其中设置有PS 6502的IR***还包括可控电源(一部分由可控电源单元6540表示)，该可控电源可操作为向Ge感光区6520(可以是Ge感光区6520的一部分，例如吸收剂掺杂区6522)以及向不同读出结构的远端掺杂区6534和中间掺杂区6532(例如，两者全部)提供受控电压。可以通过合适的电极，例如(但不限于)电极6535、6533和6521，将电压提供给不同的区域。应当注意，由可控电源供应电压的区域的一部分中可以接收恒定(或基本上恒定)电压，但是在这些区域中的一些区域处，提供随时间变化的可控(例如，调制)电压。在图13A所示的示例中，通过可变电源单元6540向中间掺杂区(在所示的示例中为6532A和6532B)供应调制电压，但是这仅仅是一个示例。如图所示，从读出结构6570读出电荷可以经由连接部6560(例如，经由电极6535，电压通过电极6535被施加到远端掺杂区6534)来完成，该连接部6560可以连接到例如集成有PS 6502的IR电光***的读出电路。在读出结构6570的采样持续过程内(见下面的其它示例)，第二极性的电荷载流子被施加到Ge区6522的电压排斥，并被施加到激活中间掺杂区6532的电压吸引。这些电荷载流子利用漂移速度(例如，由中间掺杂区与远端掺杂区之间的施加电压产生，例如，在可选的耗尽区6580(其仅在图13A中例示)中)，移动经过激活读出结构6570的激活中间掺杂区6532朝向远端掺杂区6234。

图13D例示了具有四个单独的读出结构6570(编号为6570A、6570B、6570C和6570D)的PS 6502的示例。如图13D中所例示，可选地，PS 6502可以包含多个读出模块6598，每一读出模块6598与一个或多个读出结构6570相关联，可操作为对由相应读出结构6570提供的信号进行信号处理。这样的信号处理可以包括，例如，放大、噪声消除和任何其它合适的信号处理技术。可替换地或额外地，PS 6502可以包括影响特定PS的信号采集的多个模块(例如，在图中模块6598的位置)，例如针对特定PS 6502的要求(例如，取决于特定PS的温度，特征暗噪声等)，修改供应给多个PS 6502(例如，传感器阵列的一行)的受控电压的模块。可选地，PS 6502可以包括内部沟槽6596(或防护环)，其将读出结构6570与读出模块6598或如上所述的其它模块电分离。

回到可控电源，应当注意，可以由可控电源将不同的电压方案施加到任何一个或多个PS 6502的不同电极，以便由任何这样的单个PS 6502的不同读出结构6570交替地读取电荷(并通过该方式交替地读取检测信号)。例如，PS 6502的可控电源可以可选地操作(例如，通过先前配置，通过控制器的运行时间决定等)为维持以下电压方案，例如，用于实现以下讨论的目的。应当注意，以下讨论中提供的附图标记作为涉及图13B、13C和13D的非限制性示例：

a.对于第一采样持续过程：

1.维持以下区域上的相对电压：(a)Ge感光区，(b)多个读出结构中的第一读出结构的第一远端掺杂区，以及(c)第一读出结构的第一中间掺杂区，使得第二极性的电荷载流子在第一拉力作用下被驱使从所述Ge区向所述第一读出结构移动，其中所述CCSP经由与第一远端掺杂区电耦接的第一读出电极而被采集；和

2.维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，所述第一组读出结构包括所述多个读出结构的除第一读出结构之外的其余部分(例如，图13B的示例中的一个读出结构，图13D的示例中的三个读出结构)，使得施加到第二极性的电荷载流子使其朝向第一组读出结构的每个远端掺杂区的拉力小于第一拉力的一半。

b.对于第二采样持续过程(其在第一采样持续过程之后，但不一定直接在其之后):

1.维持Ge感光区、所述多个读出结构中的第二读出结构的第二远端掺杂区和所述第二读出结构的第二中间掺杂区上的相对电压，使得第二极性的电荷载流子在第二拉力作用下被驱使从所述Ge区朝向所述第二读出结构移动，其中所述CCSP经由与所述第二远端掺杂区电耦接的第二读出电极而被采集；和

2.维持第二组读出结构的掺杂区上的电压，所述第二组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第二读出结构之外的其余部分，使得施加到第二极性的电荷载流子使其朝向第二组读出结构的每一个远端掺杂区的的拉力小于所述第二拉力的一半。

c.对于第三采样持续过程(其在第二采样持续过程之后，但不一定直接在其之后):

1.维持Ge感光区、第一远端掺杂区和第一中间掺杂区上的相对电压，使得第二极性的电荷载流子在第三拉力作用下被驱使从Ge区向第一读出结构移动，其中CCSP通过第一读出电极而被采集；和

2.在第三采样持续过程内，维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，使得施加于第二极性的电荷载流子使其朝向第一组读出结构的每个远端掺杂区的拉力小于第三拉力的一半。

来自第一读出结构和第二读出结构的读出之间的转变可以继续相同的原理。应当注意，所公开的过程也可适用于从多于两个读出结构(例如，图13D的示例中的四个读出结构)中读出。额外的读出结构可从例如阶段b2与阶段c1之间进行读取。在读出期间，可将类似的电压方案施加到选定的读出结构(例如，与阶段b1类似，在必要修改的情况下)和相应的剩余读出结构组(例如，与阶段b2类似，在必要修改的情况下)。应当注意，在包括多于两个PS的PS 6502中，可以保持循环读出顺序(例如，ABCDABCDABCD)，但不一定如此，并且可以实施任何其它顺序以从不同读出结构6570中读出(例如，ABCDBDACDABC、ABABCDCDABABCDCD)。另外，可选地，可控电源模块可施加适当电压，以同时从两个或更多个读出结构6570(例如，6570A和6570B)中读出，同时减小朝向一个或多个其余感光点结构(例如，6570C和6570D)的拉力。采样周期可以具有相同的持续时间，但不一定如此。不同读出结构的采样持续时间可以彼此相同，但不一定如此。

参考上面讨论的拉力，显然不同的电荷载流子将面临朝向掺杂区的不同拉力，甚至同时(例如，当将已知的电压供应给PS 6502的不同部件时)。然而，单个电荷载流子将面临朝向不同读出结构6570的不同拉力，且可比较施加到任何给定电荷载流子的这些力的相对大小。

尽管例示PS 6502的附图示出了其中吸收剂掺杂区6522被掺杂为正极性，但是应当注意，也可以实施为相反极性(即，吸收剂掺杂区6522掺杂有负极性，并且PS 6502中的其余极性也是反向的)。应当注意，虽然PS 6502和6202彼此不同，但是本领域技术人员在必要的修改后将能够实现PS 6202、其部件及其操作方式的扩展描述，以便理解PS 6502、其部件及其操作方式。

如图13B的非限制性示例中所例示，PS 6502可包括可选的掺杂区6590，其也相对于Ge区6520而被调制，且可用于将第二极性的电荷载流子转向远离读取结构6570(例如，在采样循环的空闲时间)。例如，当PS 6502检测到光的反射脉冲时，第二极性的电荷载流子可以在读取结构6502之间切换，并且当没有预期的或期望的反射脉冲时，第二极性的电荷载流子可以转向掺杂区6590。可选地，相反极性的掺杂区(表示为6594)可以位于Ge区6520和掺杂区6590之间，并且施加到掺杂区6590和6594的电压(例如，通过与其连接的电极，在图中未编号)可以类似地施加到读出结构6570。也就是说，包括区域6590和6594的结构6588可以可选地与读出结构6570类似地操作(例如，当需要排出电荷时)，其中掺杂区6590对应于区域6534，并且区域6594对应于6532。

图14A例示了在其操作期间可施加到PS 6502的不同区域的相对电压。V_A是提供给Ge区6520(或其部分)的电压，Ge区6520可以用作阳极。V_A是提供给Ge区6520(或其部分)的电压，Ge区6520可以用作阳极。V_C是提供给特定读出结构6570的远端掺杂区6534(或其部分)的电压，该远端掺杂区6534可以用作阴极。V_M是提供给中间掺杂区6532(或其部分)的电压，该中间掺杂区6532可以用作可控运动诱导结构(controllable motion inducingstructure)。当读出结构处于激活检测模式(例如，对应于如上所述的第一读出结构的阶段a和c)时，施加到Ge区6520和该读出结构6570的不同掺杂区的电压之间的关系可以符合以下规则：V_C(激活)≥V_M(激活)>V_A(激活)，而在同一时刻下对于非激活读出结构而言，可以应用以下规则：V_C(非激活)>V_A(非激活)和V_A(非激活)≥V_M(非激活)。图14A的规则与图13A到13D所示的掺杂极性有关。如果实现相反的掺杂极性(例如，当掺杂区6522被负掺杂时)，则可以使用图14B的规则。图14C示出了当PS 6502完全不读出时(给出了两个示例，表示为“关”和“关(强)”)，当通过左侧读出结构读出时(表示为“从RO1读出”)，以及当通过右侧读出结构读出时(表示为“从RO2读出”)，施加到不同电极(在图的上部表示为C1、M1、A、M2和C2)的电压之间的示例性关系。H代表高电压，L代表低电压。应当注意，可在表示相同代表性电压符号(即，“H”或“L”)的不同区域之间实现一些差异。例如，在激活读出结构中，可以将不同的电压施加到C1和M1(例如，1.7伏和1.8伏)，以便增加在远端掺杂区检测到的第二极性的电荷载流子的数量。参考施加到PS 6502的不同区域的电压(以及在本说明书中描述的其它PS)，应当注意，在不同的实施方式中可以使用不同的电压电平。示例性的电压可以是1V至10V的数量级，但不一定如此。例如，施加到PS上的不同掺杂区的电压可以为以下范围中的任何一个或多个(其中±表示正或负电压，取决于实施方式)：0V–±0.25V、±0.25V–±0.5V、±0.5V–±1V、±1V–±1.5V、±1.5V–±2.5V、±2.5V–±5V和±5V–±10V。也可以施加其它电压。参考图14C的示例，作为示例，低电压(表示为“L”)可以为0V-0.25V，而高电压(表示为“H”)可以为1V-1.5V。在上面的描述中，基于作为相应电压的结果的、施加到PS中的电荷载流子的力描述了施加到所述不同PS的电压。然而，还可以更直接地定义电压。例如，在采样持续过程(例如，第一采样持续过程，或任何其它采样持续过程)期间施加到激活读出结构6570的调制电极(例如，在图14C的示例中施加到中间掺杂区)的电压可以是在相应采样持续过程(例如，处于空闲模式)上的第一组读出结构的调制电极(例如，任何中间掺杂区)所施加的任何电压的平均值的至少10倍。即使施加到电荷载流子上的拉力与上面讨论的不同，电压之间的这种关系在必要的修改后也可以在PS 6502中实现。

PS 6502包括单个Ge区6520，Ge区6520具有与其连接的一个(或多个)相关电极6521。然而，与仅包括单个阳极和单个阴极的PS 6502不同，PS 6502包括多组第一掺杂区6532和第二掺杂区6534，以及相关部件(例如电极)。每组掺杂区和相关元件用与该组相关的大写字母的后缀来表示。例如，组A的第一掺杂区6532表示为6532A，而组B的第一掺杂区6532表示为6532B。应当注意，该图仅示出了极性的单个组合，但是也可以实现掺杂区和电荷载流子的极性的其它组合，尤其是具有相反极性的组合。应当注意，在单个PS 6502中，不同读出结构的掺杂区的极性在一个读出结构与另一个读出结构之间可能不同。

图15、16、17和18示出了根据本公开主题的示例的具有N-tap PS 9020的光电检测器阵列9010。图15和16示出了2-tap PDA 9010的示例，其中每个感光点具有交替激活的两个检测结构9030，而图17和18示出了4-tap PDA 9010的示例，其中每个感光点具有四个检测结构9030，这些检测结构9030可以以循环方式或以任何其它方式激活。应当注意，以下讨论可以应用于具有3-tap PS 9020、8-tap PS 9020或任何其它N-tap PS的PDA 9010，其中N是大于1的自然数。PS 9020可以是，例如在本公开中讨论的PS 9502或其它类型的多-tap感光点，或任何其它类型的N-tap感光点(例如，用于电磁频谱的可见光范围的仅有硅的N-tap感光点)。

具有N-tap感光点的光电检测器阵列的现有技术实施方式以矩形平铺方式来实现，其中每个PS与其相邻PS相同，并且在阵列的所有PS中以相同的方式激活不同PS的不同检测/读出结构(例如，对于4-tap PDA，同时激活不同PS的所有左上检测结构。接着同时激活不同PS的所有右上检测结构，接着同时激活不同PS的所有右下检测结构，接着同时激活不同PS的所有左下检测结构，用于同步的顺时针调制检测方案)。图15至18示出了具有N-tap PS 9020的PDA 9010，其读出结构9030以不同的方式被激活。图18示出了用于控制下面讨论的方法9060的4-tap PDA 9010的PS 9020的可能电路。

图19示出了根据本公开主题的示例的用于检测来自包括多个PS的PDA的视场的光的方法9060，每个PS包括多个读出结构，所述多个读出结构可操作为采集由PS响应于入射到该反射性PS上的光而产生的电荷载流子，其中可以控制任何单个PS的不同读出结构以采集响应于瞬时入射到PS上的光的信号的不同瞬时电平(例如，如以上关于PS 9502所讨论的)。参考前面的附图所示的示例，PS可以是PS 9502，或任何类型的N-tap Si PS(不包括Ge)。

以下讨论涉及相邻感光点，每个感光点包括至少第一读出结构(例如，9030A)和第二读出结构(例如，9030B)，其中相邻感光点的第一读出结构彼此相邻，并且相邻感光点的第二读出结构彼此隔开。例如，相邻PS的第二读出结构之间的距离可以是相邻PS的第一读出结构之间的距离的至少3倍。例如，相邻PS的第二读出结构之间的距离可以比相邻PS的第一读出结构之间的距离大读出结构的至少一个(或至少两个)宽度。例如，相邻PS的第二读出结构之间的距离可以大于PDA的PS的宽度。

阶段9062包括控制相邻PS的采集方案(例如，通过向PS的不同区域(包括不同读出结构的不同部分)施加合适的电压)，使得相邻PS的第一读出结构被同时激活(即，设置为检测模式)。可选地，阶段9062还可以包括控制相邻PS的采集方案，使得在第一读出结构激活的同时，相邻感光点的第二读出结构被设置为空闲(例如，对检测极性的电荷载流子施加朝向第二读出结构的减小的拉力，或者甚至对这种电荷载流子施加远离第二读出结构的排斥力)。

在阶段9062之后执行的阶段9064包括控制相邻感光点的采集方案(例如，通过向感光点的不同区域(包括不同读出结构的不同部分)施加合适的电压)，使得相邻感光点的第二读出结构被同时激活(即，设置为检测模式)。可选地，阶段9062还可以包括控制相邻感光点的采集方案，使得在第二读出结构激活的同时，相邻感光点的第一读出结构被设置为空闲(例如，对检测极性的电荷载流子施加朝向第一读出结构的减小的拉力，或者甚至对这种电荷载流子施加远离第一读出结构的排斥力)。

可选地，可以迭代阶段9062和9064以采集额外信号。可选地，阶段9062和/或阶段9064还包括控制相邻感光点的采集方案，使得相邻感光点中的每一个中的一个或多个读出结构(例如，第三读出结构、第四读出结构等，例如9030C、9040D)在相应的第一读出结构或第二读出结构激活的同时也被设置为空闲的。应当注意，对于包括多于两个读出结构的感光点，可以在必要的修改后包括类似于9062和9064的额外阶段用于额外的读出结构。如上所述，当设置具有多于两个读出结构的感光点，并且一个或多个读出结构在检测感光点时(例如，在PDA的单个帧中)被激活多于一次时，可以实施任何顺序，无论是循环还是以其它方式(例如，ABCDABCDABCD、ABCDBDACDABC、ABABCDCDABABCDCD)。如果不同的感光点包括用于排出电荷载流子而不读取它的结构，并且该结构不使电荷载流子到达其它读出结构(例如，上面讨论的结构6588)，则可以在必要的修改后包括类似于9062和9064的额外的可选阶段，用于驱动相关的电荷载流子朝向该结构。

在阶段9062已经被执行至少一次(1≤T次数)并且阶段9062已经被执行至少一次(1≤T次数)之后，方法9060可以可选地继续阶段9066和阶段9068，阶段9066为确定每个第一读出结构的检测信号，对应于T实例期间由每个第一读出结构采集的信号，阶段9068为确定每个第二读出结构的检测信号，对应于在T₂示例期间由每个第二读出结构采集的信号。所确定的检测信号可以被组合，例如(求和)PDA的每个检测帧。

方法9060可以可选地继续进行可选阶段9070、9072和9074中的至少一个。

阶段9070包括基于针对每个读出结构所确定的检测信号来生成PDA的至少一部分FOV的图像，其中每个感光点的检测信号的数量小于感光点的读出结构的数量(例如，基于感光点的两个、三个、四个或更多个读出结构采集的数据来确定每个感光点的单个检测值)。可选地，阶段9070可以包括确定一组感光点的一个或多个检测信号，其中针对该组感光点确定的检测信号的总数量小于每个感光点中读出结构(RO结构，ROS)的数量。例如，针对一组四个N-tap感光点，具有确定的R、G和B色信号。

可选的阶段9072包括基于感光点的第一读出结构的第一检测信号与同一感光点的第二读出结构的第二检测信号之间的比较，来确定离FOV中对象的距离，其中基于在阶段9062或9064的多个实例期间执行的多个测量结果，来分别确定第一检测信号和第二检测信号中的每一个。例如，可以通过实施电流辅助光子解调器(CAPD)技术来执行阶段9072，其中许多技术在本领域中是已知的。

可选的阶段9074包括基于感光点的第一读出结构的第一检测信号、同一感光点的第二读出结构的第二检测信号、以及可能的同一感光点的额外读出结构的额外检测信号(如果有的话)，来确定离FOV中的对象的距离，其中每个检测信号基于单个实例(即，T＝1，T＝1等)，并且每个检测信号都是在发射照明脉冲后以顺序方式(可选的稍微重叠)进行测量的，其中不同检测信号的大小以及它们与脉冲发射时间的时间关系指示离对象的距离。下面将提供示例。

应当注意，可以同时激活相邻感光点9020的相邻读出结构，以便减少相邻感光点之间的串扰，并减少由相邻感光点的激活读出结构所施加的在与当前感光点的激活读出结构的方向相反的方向(或以其它方式错误的方向)上的拉力的量。应当注意，虽然方法9060的第二读出结构被描述为彼此远离，但是这些感光点可以与其它相邻感光点的其它第二读出结构相邻，例如，如图15和图17所示。

图20A和图20B是根据本公开主题的示例，示出的IR光检测***的感光点7502和7504的示例的截面图。感光点7502和7504可以结合在上述任何合适的IR光检测***中，以及结合在需要一个或多个感光点的任何其它类型的IR光检测***(例如，照相机、LIDAR、光谱仪)中组合。感光点7502和感光点7504都包括Ge区7510，Ge区7510在Si层7520之上，Si层7520包括钉扎层7522(在图中为负掺杂层)和钉扎层7524(在图中为正掺杂层)。钉扎层7522和钉扎层7524部分地位于Ge区7510之下。

钉扎层7522以及可选地还有钉扎层7524经由传输门7530连接到浮动扩散部7540。在Ge区7510(尤其是Ge区7510的掺杂区7512)中产生的电荷载流子而被采集在钉扎层7522(也称为存储阱)。在采集阶段期间，传输门7530可以使存储阱7522与浮动扩散部7540分离，使得来自Ge区7510的所有电荷载流子在相应感光点的采样时间内而被采集。在稍后的时间(例如在相应感光点的关闭时间)，传输门7530可连接存储阱7522和浮动扩散部7540，使得在存储阱7522处采集的电荷可移动到浮动扩散部7540，在浮动扩散部7540处电荷由至少一个电极读出。可选的第三掺杂层7526(类似于层6470，在必要的修改情况下)在图20B中示出。应当注意，反掺杂区7542可定位在邻近浮动扩散部7540处，例如，如图20B中所例示。类似的反向掺杂区可设置于邻近上述的任何一个或多个浮动扩散部7540。可通过连接到浮动扩散部7540的合适的读出电极7550从浮动扩散部读出电荷。

图20B还示出了包括Ge区7510的掺杂区7512的另一选择。Ge区7510可以可选地包括在Ge区7510的任何侧上(例如，顶部、侧部、边缘等)的掺杂区，可选地覆盖Ge区7510或其部分的整个暴露表面(即，在Si层之上)。应当注意，Ge区内的掺杂区的类似实施方式也可以在必要的修改后设置在任何上述感光点中。

图21是根据本公开主题的示例，示出的感光点7506。感光点7506包括上面讨论的感光点7502、7504中的所有部件，并且它包括额外的浮动扩散部7540、读出电极7550和其它部件，用于在第二极性的电荷载流子迁移离开存储阱7522时读出它们。这种布置可以用于例如飞行时间测量，其中在两侧中的每一侧采集的电荷的相对量可以指示返回光的相位，并因此指示离反射光的对象的距离。可用于基于从单个感光点的与单个Ge区连接的不同浮动扩散部采集的电荷，来确定距离的技术的示例是前述的CAPD技术。下面提供了其它示例。控制器(未示出)可以在两个读出化合物(也称为“读出结构”，在图中为Ge区7510的左边和右边)之间切换读出。应当注意，虽然图21例示为感光点7506具有两个浮动扩散部7540，每一浮动扩散部7540经由相应的传输门7530连接到存储阱7522，但应当注意，感光点7506可实施为具有三个或更多个浮动扩散部7540，每一浮动扩散部7540经由相应的传输门7530连接到存储阱7522。例如，可以分别以三角形或矩形感光点7506的方式实施三个或四个浮动扩散部。

参考感光点6402、6404、6406、6408、7502、7504和7506(以及上述所有其它感光点)，应当注意，相同的感光点可以实施为具有与图示中所例示的感光点相反的极性。即，所示的具有负极性的区域/部分可以被实现为正掺杂的，所示的具有正掺杂的区域/部分被实现为负掺杂的。还应当注意，不同区域的掺杂水平(例如，-、+、++)可在不同实施方式中变化。

图22示出了根据本公开主题的示例的用于检测IR辐射的方法7600。参考附图的示例，方法7600在必要的修改后可以可选地由感光点7502、7504和7506中的任何一个来执行。

方法7600的阶段7610包括对感光点(PS)的至少一个区域的电压进行调制，所述至少一个区域选自：PS的第一掺杂区、PS的Ge感光区和PS的浮动扩散部，其中所述感光点至少包括：(a)Ge感光区，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，并且包括第一极性的吸收剂掺杂区；以及(b)Si层，其包括第一掺杂区、存储阱、浮动扩散部和传输门。阶段7610的调制至少包括以下阶段：

阶段7620，向Ge感光区、第一掺杂区和浮动扩散部提供电压，从而驱使第二极性的电荷载流子从Ge区向存储阱移动。

阶段7630，包括在另一时间向Ge感光区、第一掺杂区和浮动扩散部提供其它电压，从而减弱CCSP朝向存储阱的驱动，从而停止存储阱的信号采集。

阶段7640，间歇地将第二极性的电荷载流子从存储阱经由传输门转移到浮动扩散部，在浮动扩散部处第二极性的电荷载流子经由电耦接到浮动扩散部的读出电极而被读取。

可选地，方法7600还可以包括由电连接到感光点的读出电路读出在浮动扩散部处采集的电信号，用于确定感光点在特定采样持续过程中的检测信号。

针对IR传感器的多个感光点中的每一个可以执行方法7600的不同阶段，并且方法7600可以包括响应于不同感光点的检测信号来生成表示FOV中的对象的图像(或其他检测模型，例如激光雷达的深度图，或光谱仪分析)。不同感光点的采样持续过程可以彼此一致或不同。

关于感光点7502、7504和7506(以及关于上面讨论的任何其它感光点的等效部件)讨论的任何变化可以在必要的修改后在方法7600的执行中进行实施。

当针对包括两个或更多个浮动扩散部(其通过相应的多个传输门连接到Ge区(例如，如以上关于感光点7506所讨论的))的感光点执行方法7600时，可以分别对每个浮动扩散部执行阶段7620、7630和7640(例如，以交替方式，循环方式，或以任何其它所需顺序)。虽然并非必须如此，但在执行阶段7620和7630的第一实例之后，可执行阶段7640的第一实例以将第二极性的电荷载流子经由第一传输门从存储阱转移到第一浮动扩散部，在第一浮动扩散部处第二极性的电荷载流子经由电连接到第一浮动扩散部的第一读出电极被读取。在阶段7640的第一实例之后，可执行阶段7620和7630的第二实例，接着执行阶段7640的第二实例，其中第二极性的电荷载流子经由第二传输门从存储阱转移到第二浮动扩散部，在第二浮动扩散部处第二极性的电荷载流子经由电连接到第二浮动扩散部的第二读出电极而被读取。可执行阶段7620、7630、7640的稍后实例以根据需要，在第一时间将第二极性的电荷载流子转移到额外的浮动扩散部，和/或在额外的时间转移到浮动扩散部。

可选地，方法7600还可以包括由电连接到感光点的读出电路读出在浮动扩散部处采集的电信号，用于确定感光点在特定采样持续过程内的检测信号。检测信号可以用于例如确定FOV图像中的像素的亮度值。如果使用具有多个浮动扩散部的感光点，则可以通过合适的电极从每个浮动扩散部读取电信号。这些信号可以用于例如确定到FOV中的对象的距离。

图23是根据本公开主题的示例，示出的用于检测IR辐射的方法7700。参考附图的示例，方法7700可以可选地由感光点6502执行。

方法7700包括向感光点的区域提供受控电压，所述感光点至少包括：

a.Ge感光区，其可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，并且其包括掺杂有第一极性的吸收剂掺杂区；和

b.在所述感光点的Si层上设置的多个读出结构的掺杂区，所述多个读出结构中的每一个包括：(i)掺杂有第二极性的远端掺杂区，以及(ii)位于所述远端掺杂区和所述Ge感光区之间的中间掺杂区，所述中间掺杂区掺杂有与所述第一极性相反的第二极性。

在不同的时间在不同的端点提供受控电压，其至少包括阶段7710、7720、7730、7740、7750和7760。

阶段7710包括在第一采样持续过程内维持Ge感光区、多个读出结构中的第一读出结构的第一远端掺杂区、和第一读出结构的第一中间掺杂区上的相对电压，使得第二极性的电荷载流子在第一拉力作用下被驱使从Ge区向第一读出结构移动，在此CCSP经由电连接到第一远端掺杂区的第一读出电极而被采集。

阶段7720包括在第一采样持续过程内维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，所述第一组读出结构包括多个读出结构的除第一读出结构之外的其余部分，使得施加于第二极性的电荷载流子上使其朝向第一组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于第一拉力的一半。

阶段7730包括在第一采样持续过程之后的第二采样持续过程内，维持Ge感光区、多个读出结构中的第二读出结构的第二远端掺杂区和第二读出结构的第二中间掺杂区上的相对电压，使得第二极性的电荷载流子在第二拉力作用下被驱使从Ge区向第二读出结构移动，在此CCSP经由电连接到第二远端掺杂区的第二读出电极而被采集。

阶段7740包括在第二采样持续过程内，维持第二组读出结构的掺杂区上的电压，所述第二组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第二读出结构之外的其余部分，使得施加于所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第二组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第二拉力的一半。

阶段7750包括在第二采样持续过程之后的第三采样持续过程内，维持Ge感光区、第一远端掺杂区和第一中间掺杂区上的相对电压，使得第二极性的电荷载流子在第三拉力作用下被驱使从Ge区向第一读出结构移动，在此第二极性的电荷载流子经由第一读出电极而被采集。

阶段7760包括在第三采样持续过程中，维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，使得施加于第二极性的电荷载流子使其朝向第一组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于第三拉力的一半。

可选地，在第一采样持续过程中施加到第一中间掺杂区的第一电压是在第一持续过程中施加到第一组读出结构的任何中间掺杂区的任何电压的平均值的至少10倍。

可选地，多个感光点可以同时执行方法7700。

可选地，方法7700还可以包括在排出持续过程中向感光点的多个区域提供电压，用于驱动第二极性的电荷载流子朝向电极，通过该电极电荷载流子从感光点上去除而不被读取。

如上所述，基于一个或多个感光点的输出，可以使用不同的技术来确定深度。下面讨论了***和方法，其可用于确定SWIR电光***、以及对电磁频谱的其它部分敏感的其它电光***的FOV中的对象的距离。

图24示出了根据本公开主题的示例的、基于短波红外(SWIR)电光成像***(SEI***)的检测结果来生成场景(scene)的深度图像的方法5500。SEI***可以是上面讨论的任何***，或任何其它合适的SWIR电光***(例如，传感器、照相机、激光雷达等)。方法5500可由SEI***的一个或多个处理器、SEI***外部的一个或多个处理器、或两者的组合来执行。

阶段5510包括获得SEI***的多个检测信号，每个检测信号指示SEI***的至少一个FPA检测器从SEI***的FOV内的特定方向在相应的检测时间帧内捕获的光量(即，在该检测时间帧中捕获相应的检测信号，例如，根据相关光源(例如激光器)的照明的触发进行测量)。至少一个FPA包括多个单独的感光点，每个感光点包括Ge元件，在此处入射光子被转换为被检测的电荷。应当注意，方法5500可以应用于任何类型的以高暗电流为特征的感光点，即使不包括Ge而是包括其它元件。

对于FOV内的多个方向中的每一个方向，不同的检测信号(其包括在上述多个检测信号中)指示沿着该方向在不同距离范围中的反射SWIR照明水平。在图25的图5710中提供了一个示例，其示出了在FOV内的来自相同方向的三种不同检测信号的定时。图中的y轴(纵坐标)表示检测***对来自相关方向的反射光子的响应水平。反射的照明来源自一个或多个光源(例如，激光器、LED)，该光源可选地由控制FPA的同一处理器控制，并且从FOV的一部分中被反射(例如，对应于单个感光点可检测的空间体积)。应当注意，不同的检测信号可能与FOV的类似但不完全重叠的部分相关联(例如，如果传感器、场景或两者之间的中间光学器件随时间移动，则来自同一感光点的检测信号可能在与不同检测信号相关联的不同检测时间窗口处从FOV内的一些不同的角度被反射。

参考图25的示例，应当注意，图5710没有示出每个信号的检测水平，而是示出检测信号对从光发射开始的不同时间从理想反射器反射的光子的响应。图5720示出了位于离SEI***不同距离处的三个对象。应当注意，在许多情况下，在每个方向上，每次只检测到一个对象，即是最靠近SEI***的对象。然而，在一些情况下，可以检测到多于一个的对象(例如，如果前景对象是部分透明的，或者没有阻挡来自整个感光点的光)。图5730示出了在其中存在一个对象的方向上三个返回信号的水平，在一个示例中，人在近场中，狗在中间范围中，树在远场中(对象的选择是任意的，并且通常只有从每个对象的一部分中反射出来的光才被单个感光点检测到)。对于三个不同的检测信号(对应于不同的检测时间窗口和SEI***的不同范围)，从距离D1处的对象返回的光由人形来表示。同样，对应于从距离D2和D3处的对象反射的光的检测信号的水平相应地由狗和树符号表示。如图5740所示，来自给定距离处的对象的反射可以被转换为元组(tuple)(或任何其它的数据表示方式，作为任何适当形式的方向相关数据结构(DADS))，其指示在不同时间窗处检测到的信号的相对水平。在所示的示例中，元组中的每个数字指示一个检测窗口中的检测信号水平。元组中的检测水平的指示可以根据离传感器的距离进行校正(因为来自相同对象的反射光随着距离的增加而减小)，但是这不一定如此。虽然在所示的示例中使用了三个部分重叠的时间窗口，但是可以使用任何数量的时间窗口。对于FOV的不同区域，时间窗口的数量可以是相同的，但不一定如此。

阶段5520包括处理多个检测信号以确定三维(3D)检测图，该三维(3D)检测图包括在FOV中被检测对象的多个3D位置。该处理包括补偿在由Ge元件产生的多个检测信号采集期间累积的暗电流(DC)电平，并且该补偿包括对由至少一个焦平面阵列(focal placearray)的不同感光点检测到的检测信号施加不同程度的暗电流补偿。参考附图的示例，可以通过上述任何适用的感光点的不同读出结构在不同的时间获得不同的检测信号。或者，检测信号可以通过相互连接的感光点组获得，如下面所详细讨论的。也可使用其它实施方式。

除了补偿累积的暗电流或代替补偿累积的暗电流，该处理可以包括在读出多个检测信号期间补偿高积分噪声电平和/或读出噪声电平。该补偿可以包括对由至少一个焦平面阵列的不同感光点检测到的检测信号应用不同程度的噪声电平补偿。

对暗电流采集、对读出噪声和/或对积分噪声的补偿可以以任何适当的方式来完成，例如通过使用以下的一个或多个的任何组合：软件、硬件和固件。特别地，对暗电流采集的补偿可以使用上述***、方法和计算机程序产品、或其任何部分中的任何一个或多个的任何组合来实现。可以用于补偿暗电流并且用于对由所述至少一个焦平面阵列的不同感光点检测到的检测信号施加多种程度暗电流补偿的***、方法和计算机程序产品的一些非限制性示例参考图12A-图35在上文进行了讨论。

在一些实施方式中，可以在获得多个检测信号期间(例如，在传感器的硬件层面中)执行补偿，并且可以对已经补偿暗电流累积的检测信号执行处理(例如，在申请人特拉维夫市的趣眼有限公司(TriEye LTD)的公开专利申请中所讨论的)。

参考阶段5520内的补偿，可选地，补偿可以包括：从由第一感光点检测到的对应于第一检测范围的第一检测信号中减去第一暗电流补偿偏移；以及从由第一感光点检测到的对应于比第一检测范围更远离SEI***的第二检测范围的第二检测信号中减去不同于第一暗电流补偿偏移的第二暗电流补偿偏移。

可选地，方法5500可以包括配合激活照明(例如，通过SEI***的至少一个光源)和获取检测信号。可选地，方法5500可以包括：(a)触发第一照明(例如，激光器、LED)的发射，与启动第一门控图像的曝光相配合，其中在多个方向中的不同方向上检测多个第一检测信号；(b)触发第二照明(例如，激光器、LED)的发射，与启动第二门控图像的曝光相配合，其中在不同方向上检测多个第二检测信号；以及(c)触发第三照明(例如，激光器、LED)的发射，与启动第三门控图像的曝光相配合，其中在不同方向上检测多个第三检测信号。在这种情况下，阶段5520的处理可以可选地包括：基于第一图像、第二图像和第三图像中的每个图像的至少一个检测信号，确定第一对象在不同方向中的第一方向上的第一3D位置上的存在；以及基于第一图像、第二图像和第三图像中的每个图像的至少一个检测信号，确定第二对象在不同方向中的第二方向上的第二3D位置上的存在，其中第一对象与SEI***的距离是第二对象与SEI***的距离的至少两倍。

可选地，对由至少一个FPA的不同感光点检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿可以包括使用不同参考感光点的检测暗电流电平，所述参考感光点被屏蔽而不受来自所述FOV的光的影响。

可选地，补偿可以包括对由至少一个FPA的不同感光点同时检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿。

参考积分噪声和读出噪声，应当注意，对这类噪声的补偿可以通过至少一个处理器执行方法5500，而与在相应检测信号的获得期间用于照亮部分FOV的照明脉冲的数量相关联。不同数量的照明脉冲可能导致检测信号的显著非线性，这可选地在确定FOV中不同对象的距离/3D位置之前作为处理的一部分被校正。

参考用于确定FOV中不同对象的距离/3D位置的DADS的使用，应当注意，DADS(例如，元组)对距离的不同转换函数可以用于FOV内的不同方向，例如，以补偿(例如，传感器和/或检测对象的)整个FOV的检测通道的不均匀性，补偿照明的非均匀性(例如，使用多个光源，光源非均匀性或光学非均匀性)等等。

如上所述，FOV内相同方向的不同检测信号对应于不同的检测窗口，其可以具有相同的距离或不同的距离。例如，检测窗口可以对应于大约50m的距离范围(例如，在距SEI***80m与距SEI***130m之间)。在不同的示例中，用于确定FOV中对象的距离/3D位置的一些或全部检测窗口的距离范围可以是0.1m-10m、5m-125m、20m-50m、50m-100m、100m-250m等。与不同检测信号相关联的距离范围可以重叠。例如，第一检测窗口可以检测从距离SEI***0m至50m的对象处返回来的光，第二窗口可以对应于25m至75m的对象，第三窗口可以对应于50m至150m的对象。

方法5500可以由任何一个或多个处理器执行，例如但不限于任何上述***的处理器。本发明公开了一种用于基于短波红外(SWIR)电光成像***(SEI***)的检测结果来生成场景的深度图像的***，所述***包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：获得所述SEI***的多个检测信号，每个检测信号指示由所述SEI***的至少一个FPA检测器在相应的检测时间帧内从所述SEI***的FOV内的特定方向上捕获的光量，所述至少一个FPA包括多个单独的感光点，每个感光点包括Ge元件，在所述Ge元件中入射光子被转换为检测电荷，其中对于FOV内的多个方向中的每个方向，不同的检测信号指示沿着所述方向不同距离范围的SWIR反射照明水平；以及处理所述多个检测信号以确定三维(3D)检测图，所述三维(3D)检测图包括被检测对象在FOV中的多个3D位置，其中所述处理包括补偿在采集由Ge元件产生的多个检测信号期间累积的暗电流(DC)电平，其中所述补偿包括对由所述至少一个FPA的不同感光点检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿。

可选地，所述补偿可以包括：从由第一DE检测到的对应于第一检测范围的第一检测信号中减去第一DC补偿偏移；以及从由所述第一DE检测到的对应于比所述第一检测范围更远离所述SEI***的第二检测范围的第二检测信号中减去不同于所述第一DC补偿偏移的第二DC补偿偏移。

可选地，所述至少一个处理器还可以被配置为：(a)触发第一照明的发射，与启动第一门控图像的曝光相配合，其中在多个方向中的不同方向上检测多个第一检测信号；(b)触发第二照明的发射，与启动第二门控图像的曝光相配合，其中在不同方向上检测多个第二检测信号；以及(c)触发第三照明的发射，与启动第三门控图像的曝光相配合，其中在不同方向上检测多个第三检测信号。在这种情况下，所述至少一个处理器还可以被配置为确定以下内容，作为确定3D检测图的一部分：(a)基于第一图像、第二图像和第三图像中的每个图像的至少一个检测信号，第一对象在不同方向的第一方向中的第一3D位置上的存在，和(b)基于第一图像、第二图像和第三图像中的每个图像的至少一个检测信号，第二对象在不同方向中的第二方向上的第二3D位置上的存在，其中第一对象与SEI***的距离是第二对象与SEI***的距离的至少两倍。门控图像(或其等同物)可以通过利用PDA的感光点的不同读出结构，例如以上述任何方式来实现，。

可选地，对由至少一个FPA的不同感光点检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿可以包括使用不同参考感光点的检测暗电流电平，所述参考感光点被屏蔽而不受来自所述FOV的光的影响。可选地，补偿可以包括对由至少一个FPA的不同感光点同时检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿。可选地，至少一个处理器中的一个或多个处理器(并且可以是全部的)可以是SEI***的一部分。

参考上述图，方法5500以及其两个或更多个阶段的任何组合可以由以上参考先前图式所讨论的任何处理器来执行。参考上述图式，方法4600以及其两个或更多个阶段的任何组合可由以上参考先前图式所论述的任何处理器来执行。应当注意，虽然方法5500和相关***是针对基于SWIR电光成像***的检测结果而生成场景的深度图像来进行讨论的，但是类似的方法和***也可以进行必要的修改后用于基于特征为高暗电流或其它噪声、以及对信号的干扰的电光成像***的检测结果而生成场景的深度图像，甚至用于在电磁频谱的其它部分中操作的情况。

图26A-图26C示出了根据本公开主题的示例的传感器5200。传感器5200可操作为检测对象在其FOV中的深度信息。应当注意，传感器5200可以是上面讨论的任何传感器的变型(在任何术语下)，适应于下面的讨论(其包括控制器5250及其功能，以及相关开关)。出于简洁的原因，上面讨论的关于不同传感器的许多细节、选项和变型不再重复，并且可以在必要的修改后在传感器5200中实现。

传感器5200包括FPA 5290，FPA 5290包括多个感光点5212，每个感光点可操作为检测来自PS的视场IFOV的光。不同的PS 5212指向传感器5200的FOV 5390内的不同方向。例如，参考图30的FOV 5390，第一PS 5212(a)可以指向第一IFOV 5312(a)，第二PS 5212(b)可以指向第二IFOV 5312(b)，第三PS 5212(c)可以指向第三IFOV 5312(c)。FOV 5390的由PS的读出组(统称为5210，包括PS 5212(a)、5212(b)和5212(c))共同检测的部分被表示为5310。应当注意，可以实施任何类型的PS 5312，例如，包括单个光电二极管或多个光电二极管。单个读出组5210的不同PS 5212(以及可选地甚至整个FPA 5290的不同PS 5212)可以基本上彼此重复，但是这不一定如此，并且不同类型的PS 5212可以可选地设置在单个FPA5290中，甚至在单个读出组5210中。单个读出组5210的不同PS 5212(以及可选地甚至整个FPA 5290的不同PS 5212)可以对电磁频谱的相同部分敏感，或者对其不同部分敏感。本公开中其他地方(例如，上文中)讨论的任何一种或多种类型的PS可以被实施为PS 5212。

应当注意，可选地，单个读出组5210的所有PS 5212在物理上彼此相邻(即，读出组5210的每个PS 4212与读出组5210的至少一个其它PS 5212在物理上相邻，以便在读出组5210的任何两个PS 5212之间创建通过相邻PS 5212的至少一个连续路径)。然而，也可实施非连续读出组(例如，如果FPA 5290的一些PS 5212有缺陷，FPA 5290的一些PS 5212未使用(例如，为了节省电力)，或出于任何其它原因)。如果FPA 5290包括多于一个读出组5210，则读出组5210可以包括相同数量的PS 5212(但不一定如此)，可以包括相同类型的PS 5212(但不一定如此)，可以以相同的几何配置来布置(例如，以1×3阵列，如图28A和28B的示例所示，但是不一定如此)。

传感器5200包括至少一个读出集合5240，该读出集合5240包括多个读出电路5242。单个读出集合5240中的多个读出电路5242中的每一个通过多个开关5232(统称为5230)连接到FPA 5290的PS 5212的相同读出组5210。读出电路5242从与读出电路5242连接的一个或多个PS 5212中读取信号，并输出数据(例如，以模拟或数字方式)，该数据指示相应的一个或多个PS 5212所经受的光的水平。输出的数据可以被提供给处理器，传达到另一个***，存储在存储器模块中，或者以任何其它方式使用。当读出组5210经由多个开关5230中的至少一个连接到相应读出电路5242时，单个读出集合的不同读出电路5242连接到相应读出组5210的各个PS 5122，并且可操作为输出指示入射到读出组5210的PS 5212上的光量的电信号。应当注意，开关5232可以以任何适当的开关技术来实现，例如一个或多个晶体管的任何组合。开关5232可以实现为FPA 5290的一部分，但不一定如此。例如，一些或全部开关5232可以包括在与FPA 5290电连接(并且可选地还物理连接)的读出晶片中。读出电路5242可以被实现为FPA 5290的一部分，但不一定如此。例如，一些或全部读出电路5242可以包括在与FPA 5290电连接(并且可选地还物理连接)的读出晶片中。

此外，传感器5200还包括至少一个控制器5250，其被配置和可操作为改变多个开关5230的开关状态，使得读出集合5240的不同读出电路5242在不同的时间连接到读出组5210(即，连接到读出组5210的PS 5212)，用于将不同的读出电路5242暴露于来自位于距传感器5200不同距离处的对象的照明光的反射。照明光可以由光源5260发射，光源5260包括在传感器5200中，或者在设置有传感器5200的任何电光***(例如，照相机、望远镜、光谱仪)中。照明光也可以由与传感器5200相关联的另一个光源(无论其是由传感器5200控制，还是由与传感器5200一起的公共控制器控制)，或由任何其它光源发射。

传感器5200还包括处理器5220，其被配置成从读出集合5240获得电信号，该电信号指示从读出组5210的PS 5212的IFOV处采集的反射光的检测水平，用于确定对象的深度信息，该深度信息指示对象与传感器5200的距离。这种对象例如可以是FOV 5390背景中的塔5382，或者FOV 5390前景中的树5384。例如，处理器5200可以实施方法5500，或上述任何技术(例如，针对图24和37所述的)。

图26A、图26B和图26C示出了在读出集合5240的不同开关状态下的同一传感器5200，读出集合5240连接到读出组5210，读出组5210在所示的示例中包括三个PS，即5212(a)、5212(b)和5212(c)。在图38A中，读出电路5242没有连接到任何PS 5212，在这种情况下不能读出。在图38B中，单个读出电路5242(a)被连接到读出组5210的所有三个PS 5212，使得能够通过单个读出电路5242来读取指示入射到所有三个PS 5212上的光的信号。例如，在采样帧期间的不同时间，所有的PS 5212可以在一定时间依次连接到一个读出电路5242，从而测量在所有时间内由读出组5210的所有PS 5212采集的光，但是由不同的读出电路5242在不同的时间进行测量。这样的示例在图27的图5410中提供。

在图26C中，多个读出电路的适当子组(在所示的示例中包括读出电路5242(b)和5242(c))被连接到读出组5210的所有PS 5212，使得能够由多个读出电路5242读取指示入射到所有三个PS 5212上的光的信号。在图27的图5420和5430中例示了将两个读出电路5212连接到读出组5210。根据实施方式的要求，多于两个读出电路5212可以可选地连接到读出组5210。用于实现将多个读出电路5212连接到单个读出组5210的示例是在不同检测信号的两个不同检测时间窗口之间的过渡时间(例如，如以上关于图24和25所讨论的)。

例如，在采样帧期间的不同时间，所有的PS 5212可以在一定时间依次连接到一个读出电路5242，从而测量在所有时间内由读出组5210的所有PS 5212采集的光，但是由不同的读出电路5242在不同的时间进行测量。这样的示例在图27的图5410中提供。在其它示例中，在某些时刻只有一个读出电路5242连接到读出组5210的PS 5212，而多于一个读出电路5242并联连接到读出组5210的PS 5212。这样的示例在图27的图5420和5430中提供。在其它示例中，多个读出电路5242的不同子集可在不同时间并联连接到读出组5210的PS 5212。关于所有的选项，应当注意，可选地，可能存在空闲时间，其中任何一个读出电路5242没有连接到读出组5210的任何PS 5212。这样的示例在图27的图5440和5450中提供。图27的图5460例示了在传感器的检测持续期间的不同时间内，在单个帧(单个读出电路5242，多个读出电路5242)中实现不同的连接组合的情况，以及任何读出电路5242没有连接到读出组5210的的情况。

图28A-图28C示出了根据本公开主题的示例的传感器5200。可选地，开关网络5230包括可开关电路，其能够使单个读出电路5242在某些时间连接到单个PS 5212，并且在其它时刻同时连接到多个PS 5212。在所示示例中，在图28B中，读出电路5242(ROC1)连接到所有三个PS 5212(a)、5212(b)和5212(c)，而在图28C中，同一读出电路5242(ROC1)仅连接到一个PS 5242(a)，而另外两个读出电路5242(ROC2)和5242(ROC3)各自连接到单个PS 5212。应当.注意，在这两种检测状态中检测的操作参数(例如，光电二极管偏置、放大增益等)可以不同，例如，以便处理由不同数量的PS 5212采集的不同量的光。

传感器5200可操作为检测对象在其位置的深度信息。应当注意，传感器5200可以是上述任何传感器的变型(根据任何术语)，适应于下面所讨论的(其包括控制器5250及其功能，以及相关开关)。出于简洁的原因，上面讨论的关于不同传感器的许多细节、选项和变化不再重复，并且可以在必要的修改后在传感器5200中实现。

此外，传感器5200也可以在提供不包括深度信息的检测输出结果的其它检测模式下操作。例如，在一些检测模式中，传感器5200可以作为照相机进行操作，提供2D图像，其中不同的检测值指示在一个(或多个)检测持续过程内从一部分FOV反射的光量。应当注意，这种检测模式可能涉及FOV的激活照明，但不一定如此。

图29示出了根据本公开主题的示例的传感器5200。如同其它图中的传感器5200，显然传感器中的PS 5212的数量可以与示例性图示有显著不同，并且可以例如为数千、数百万等。

图30示出了根据本公开主题的示例的电光***的FOV 5390和多个瞬时FOV 5312。

图31A和图31B示出了根据本公开主题的示例的传感器5200的各种示例。在图31A和图31B的示例中，示出了来自FOV朝向读出组PS(统称为5210)的光线，以及可选地，光线由可选的光源5260发射朝向FOV。如同其它图中的传感器5200，显然传感器中的PS 5212的数量可以与示例性图示有显著不同，并且可以例如为数千，数百万等。

参考传感器5200以及参考图24至图31B所讨论的***、方法和传感器，应当注意，可以实施包括多个读出结构(也称为“读出化合物”)的PS来代替多个PS，以检测指示在不同时间来自瞬时FOV的光的信号。例如，第一读出结构(例如读出结构6570、9030，或者甚至是用作读出结构的浮动扩散部7540)可以用来检测图25的信号S1，同一PS的第二读出结构可以用来检测图25的信号S2，并且同一PS的第三读出结构可以用来检测图25的信号S3。对于利用多个PS的组合来检测在不同时间来自相同部分的FOV的信号的任何***和方法(关于图24至31B所讨论的)，可以在必要的修改后实现等效***或方法，其利用本发明中所公开的任何单个PS的多个读出结构来检测在不同时间来自FOV的相同部分的信号。

参考以上讨论的和本公开全文的所有PS，这些PS中的任何一个可以可选地包括完全、不完全或部分围绕PS(或其部分)的防护环(未示出)或沟槽。为了清楚和简化图示，在图中没有示出部分或完整的这种沟槽或防护环。许多用途和实施方式对于本领域的技术人员来说是已知的，并且出于简洁的原因在此没有公开。

然而，其它修改、变化和替换也是可能的。因此，本说明书和附图应以说明性而非限制性的意义来看待。

在权利要求书中，置于括号之间的任何参考符号不得解释为限制权利要求。“包括”一词不排除权利要求中列出的其他元件或步骤的存在。此外，本文使用的术语“一(a或an)”定义为一个或多个。此外，在权利要求中诸如引入性短语“至少一个”和“一个或者多个”的使用不应被理解为意味着由不定冠词“一”引入的其他权利要求要素限定了包括这样的引入的权利要求要素的任何特定权利要求限于仅包括一个这样的要素的公开内容，即使在相同权利要求包括引入性短语“一个或者多个”或者“至少一个”和不定冠词(比如“一”)时；这对于在权利要求中使用定冠词同样成立。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”等术语用于任意区分这些术语所描述的多个元件。因此，这些用语并不需要表示这类元件在时间或其他方面的优先性。在互相不同的权利要求中记载的特定测量值的唯一事实并不是表示不可以使用这些测量值的组合来产生优势。

虽然本文已经说明和描述了本公开的某些特征，但是本领域普通技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等同物。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落入本公开的真正精神内的所有此类修改和改变。应该意识到，以上描述的实施方案作为示例的方式被引用，并且其各种特征以及这些特征的组合可以被改变和修改。虽然已经示出和描述了各种实施方案，但是应当理解，并不是要通过这种公开来限制本公开，而是要覆盖落入本公开范围内的所有修改和替换结构，如所附权利要求所限定的。

Claims (33)

1.一种可操作为检测红外(IR)辐射的IR光检测***，所述光检测***包括：

至少一个感光点(PS)，所述PS包括锗(Ge)感光区和硅(Si)层，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，所述Si层包括二极管，所述二极管包括第一极性的第一掺杂区和与所述第一极性相反的第二极性的第二掺杂区，其中所述第一掺杂区位于所述第二掺杂区与所述吸收剂掺杂区之间；

至少一个电源，其可操作为向所述第一掺杂区提供第一区域电压并且向所述第二区域提供第二区域电压；和

可控电源，其可操作为在所述PS的采样持续过程内向所述Ge感光区提供激活电压，所述激活电压驱使所述第二极性的电荷载流子(CCSP)从所述Ge感光区向所述光电二极管移动，其中CCSP经由与所述第二掺杂区电耦接的读出电极而被采集，并且在所述采样持续过程结束时向所述Ge感光区提供静止电压，所述静止电压减弱了对所述CCSP朝向所述光电二极管的驱使，从而停止PS的信号采集。

2.根据权利要求1所述的IR光检测***，其中，所述静止电压的大小是所述激活电压的大小的至多十分之一。

3.根据权利要求1所述的IR光检测***，其中，所述采样持续过程短于10纳秒。

4.根据权利要求1所述的IR光检测***，其中，来自IR光检测传感器的视场的IR光子穿过所述Si层之后被所述Ge感光区吸收。

5.根据权利要求1所述的IR光检测***，还包括钝化层，所述钝化层位于(a)所述Ge感光区和所述光电二极管与(b)所述至少一个电源之间。

6.一种电光检测***，包括权利要求1至5中任一项所述的IR光检测***，所述电光检测***包括：

多个感光点；

至少一个光学接口，其用于将来自所述电光检测***的视场的光引导至所述IR光检测传感器上；

读出电路，其可操作为从所述多个感光点的每一个感光点中读取至少一个电信号，所述电信号对应于在相应所述感光点的采样持续过程中由所述Ge感光区捕获的光子的数量；和

处理器，其可操作为处理由所述读出电路提供的检测数据，所述检测数据指示所述多个电信号，以提供所述视场的IR图像。

7.根据权利要求6所述的电光检测***，其中，所述处理器还被配置为处理所述检测数据以确定在所述视场中至少一个对象的存在。

8.一种可操作为检测红外(IR)辐射的IR光检测***，包括：

至少一个感光点，所述感光点包括Ge感光区和硅(Si)层，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，所述硅层包括第一掺杂区、存储阱、浮动扩散部和传输门；

至少一个可控电源，其可操作为调制提供给所述第一掺杂区、所述Ge感光区和所述浮动扩散部中的至少一个区域的电压；和

控制器，其可操作为控制所述至少一个可控电源和所述传输门，以在一时刻向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供电压，从而驱使所述第二极性的电荷载流子(CCSP)从所述Ge感光区向所述存储阱移动，并在另一时刻向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供其它电压，从而减弱对CCSP朝向所述存储阱的驱使，由此停止所述存储阱对信号的采集，以及间歇地将所述第二极性的电荷载流子从所述存储阱经由所述传输门转移到所述浮动扩散部，在所述浮动扩散部处所述第二极性的电荷载流子经由与所述浮动扩散部电耦接的读出电极而被读取。

9.根据权利要求8所述的IR光检测***，其中，所述存储阱至少部分地被钉扎在具有相反极性的钉扎层之下。

10.根据权利要求8或9所述的IR光检测***，其中，在另外的时间期间，所述第二极性的电荷载流子被从所述感光点去除而不被读取。

11.根据权利要求8或9所述的IR光检测***，其中，所述存储阱位于所述第一掺杂区与所述浮动扩散部之间。

12.根据权利要求8或9所述的IR光检测***，其中，所述第一掺杂区位于所述存储阱与所述Ge感光区之间。

13.根据权利要求8或9所述的IR光检测***，其中，所述采样持续过程短于10纳秒。

14.根据权利要求8或9所述的IR光检测***，其中来自所述IR光检测传感器的视场的IR光子穿过所述Si层之后被所述Ge感光区吸收。

15.根据权利要求8或9所述的IR光检测***，还包括钝化层，所述钝化层位于(a)所述Ge感光区和所述光电二极管与(b)所述至少一个电源之间。

16.一种可操作为检测红外(IR)辐射的IR光检测***，包括：

至少一个感光点，其包括锗(Ge)感光区和硅(Si)层，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括掺杂有第一极性的吸收剂掺杂区，所述硅(Si)层中设置有多个读出结构，每个读出结构包括掺杂有第二极性的远端掺杂区和位于所述远端掺杂区与所述Ge感光区之间的中间掺杂区，所述中间掺杂区掺杂有与所述第一极性相反的第二极性；和

可控电源，其可操作为向所述Ge感光区和所述多个读出结构中的每一个的所述远端掺杂区和所述中间掺杂区提供受控电压，所述可控电源可操作为：

在第一采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述多个读出结构中的第一读出结构的第一远端掺杂区以及所述第一读出结构的第一中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子(CCSP)在第一拉力作用下从所述Ge感光区朝向所述第一读出结构移动，在所述第一读出结构处CCSP经由与所述第一远端掺杂区电耦接的第一读出电极而被采集，

在所述第一采样持续过程内，维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，所述第一组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第一读出结构之外的其余部分，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第一组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第一拉力的一半，

在所述第一采样持续过程之后的第二采样持续过程内，维持Ge感光区、所述多个读出结构中的第二读出结构的第二远端掺杂区、以及所述第二读出结构的第二中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第二拉力作用下被驱使从所述Ge感光区向所述第二读出结构移动，在所述第二读出结构处所述第二极性的电荷载流子经由与所述第二远端掺杂区电耦接的第二读出电极而被采集，

在所述第二采样持续过程内，维持第二组读出结构的掺杂区上的电压，所述第二组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第二读出结构之外的其余部分，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第二组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第二拉力的一半，

在所述第二采样持续过程之后的第三采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述第一远端掺杂区和所述第一中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第三拉力作用下被驱使从所述Ge感光区向所述第一读出结构移动，其中所述第二极性的电荷载流子经由所述第一读出电极而被采集，

在所述第三采样持续过程内，维持所述第一组读出结构的掺杂区上的电压，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第一组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第三拉力的一半。

17.根据权利要求16所述的IR光检测***，其中，在所述第一采样持续过程内施加到所述第一中间掺杂区上的第一电压是在所述第一持续过程内施加到所述第一组读出结构的任何中间掺杂区的任何电压的平均值的至少10倍。

18.根据权利要求16或17所述的IR光检测***，其中，来自所述IR光检测传感器的视场的IR光子穿过所述Si层之后被所述Ge感光区吸收。

19.如权利要求16或17所述的IR光检测***，还包括钝化层，所述钝化层位于(a)所述Ge感光区和所述光电二极管与(b)所述至少一个电源之间。

20.根据权利要求16或权利要求17所述的IR光检测***，还包括至少一个光效层，所述光效层结合在所述Si层的抛光侧，所述抛光侧与所述Si层的设置有所述Ge感光区的一侧相对设置。

21.一种用于检测红外(IR)辐射的方法，包括：

向感光点(PS)的第一掺杂区提供第一区域电压，向所述PS的第二区域提供第二区域电压，所述感光点包括锗(Ge)感光区，所述锗感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，所述PS还包括硅层，所述硅层包括二极管，所述二极管包括所述第一极性的所述第一掺杂区和与所述第一极性相反的第二极性的第二掺杂区，其中所述第一掺杂区位于所述第二掺杂区与所述吸收剂掺杂区之间；

在提供所述第一区域电压和所述第二区域电压时，在所述感光点的采样持续过程内向所述Ge感光区提供激活电压，所述激活电压驱使第二极性的电荷载流子(CCSP)从所述Ge感光区向所述光电二极管移动，在所述光电二极管处所述CCSP经由与所述第二掺杂区电耦接的读出电极而被采集；和

在所述采样持续过程结束时，向所述Ge感光区提供静止电压，所述静止电压减弱了对所述CCSP朝向所述光电二极管的驱使，从而停止所述感光点的信号采集。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述感光点是IR光电检测器***的感光点。

23.一种用于检测红外(IR)辐射的方法，包括：

调制感光点(PS)的至少一个区域上的电压，所述区域选自所述PS的第一掺杂区、所述PS的锗(Ge)感光区和所述PS的浮动扩散部，其中所述PS至少包括(a)所述Ge感光区和(b)硅层，所述Ge感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，并且所述Ge感光区包括第一极性的吸收剂掺杂区，所述硅层包括所述第一掺杂区、存储阱、浮动扩散部和传输门，其中所述调制包括：

在一时刻，向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供一些电压，从而驱使第二极性的电荷载流子(CCSP)从所述Ge感光区向所述存储阱移动，

在另一时刻，向所述Ge感光区、所述第一掺杂区和所述浮动扩散部提供其它电压，从而减弱对所述CCSP朝向所述存储阱的驱使，由此停止所述存储阱的信号采集，以及

间歇地将所述第二极性的电荷载流子从所述存储阱经由所述传输门传输到所述浮动扩散部，在所述浮动扩散部处所述CCSP经由与所述浮动扩散部电耦接的读出电极而被读取。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述感光点是IR光电检测器的感光点。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述静止电压的大小是所述激活电压的大小的至多十分之一。

26.一种用于检测红外(IR)辐射的方法，包括：

向感光点(PS)的区域提供受控电压，所述PS包括锗(Ge)感光区和设置在所述感光点的硅层上的多个读出结构的掺杂区，所述锗感光区可操作为响应于入射的IR光子而产生电子-空穴对，并且所述锗感光区包括掺杂有第一极性的吸收剂掺杂区，以及对于所述多个读出结构中的每一个，所述掺杂区包括(a)掺杂有第二极性的远端掺杂区，和(b)位于所述远端掺杂区与所述Ge感光区之间的中间掺杂区，所述中间掺杂区掺杂有与所述第一极性相反的第二极性，其中所述提供电压包括：

在第一采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述多个读出结构中的第一读出结构的第一远端掺杂区、以及所述第一读出结构的第一中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子(CCSP)在第一拉力作用下从所述Ge感光区向所述第一读出结构移动，在所述第一读出结构处所述CCSP经由与所述第一远端掺杂区电耦接的第一读出电极而被采集，

在所述第一采样持续过程内，维持第一组读出结构的掺杂区上的电压，所述第一组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第一读出结构之外的其余部分，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第一组读出结构的每个远端掺杂区的拉力小于所述第一拉力的一半，

在所述第一采样持续过程之后的第二采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述多个读出结构中的第二读出结构的第二远端掺杂区、以及所述第二读出结构的第二中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第二拉力作用下被使从所述Ge感光区向所述第二读出结构移动，在所述第二读出结构处所述CCSP经由与所述第二远端掺杂区电耦接的第二读出电极而被采集，

在所述第二采样持续过程内，维持第二组读出结构的掺杂区上的电压，所述第二组读出结构包括所述多个读出结构的除所述第二读出结构之外的其余部分，使得施加到所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第二组读出结构的每一个远端掺杂区的拉力小于所述第二拉力的一半，

在所述第二采样持续过程之后的第三采样持续过程内，维持所述Ge感光区、所述第一远端掺杂区和所述第一中间掺杂区上的相对电压，使得所述第二极性的电荷载流子在第三拉力作用下被驱使从所述Ge感光区向所述第一读出结构移动，在所述第一读出结构处所述CCSP经由所述第一读出电极而被采集，以及

在所述第三采样持续过程内，维持所述第一组读出结构的掺杂区上的电压，使得施加于所述第二极性的电荷载流子使其朝向所述第一组读出结构的每个远端掺杂区的拉力小于所述第三拉力的一半。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，在所述第一采样持续过程中施加到所述第一中间掺杂区的第一电压是在所述第一持续时间中施加到所述第一组读出结构的任何中间掺杂区的任何电压的平均值的至少十倍。

28.根据权利要求26或27所述的方法，其中，对多个感光点同时执行所述方法。

29.根据权利要求26或权利要求27所述的方法，还包括在排出持续过程期间，向所述感光点的多个区域提供电压，以驱动所述第二极性的电荷载流子朝向电极，其中所述电荷载流子通过所述电极被从所述感光点中去除而不被读取。

30.一种基于短波红外(SWIR)电光成像***(SEI***)的检测来生成场景的深度图像的方法，包括：

获得所述SEI***的多个检测信号，每个检测信号指示由所述SEI***的至少一个焦平面阵列(FPA)检测器在相应的检测时间帧内从所述SEI***的视场(FOV)内的特定方向上捕获的光量，所述至少一个FPA包括多个单独的感光点，每个感光点包括锗(Ge)元件，在所述锗元件中入射的光子被转换为检测电荷，其中对于所述FOV内的多个方向中的每一个方向，不同的检测信号指示沿着所述方向在不同距离范围反射的SWIR照明水平；和

处理所述多个检测信号，以确定包括检测对象在FOV中的多个三维位置的三维(3D)检测图，其中所述处理过程包括补偿在采集由所述锗元件产生的所述多个检测信号期间累积的暗电流(DC)电平，并且所述补偿包括对由所述至少一个FPA的不同感光点检测到的检测信号施加不同程度的DC补偿。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述补偿包括从由第一DE检测到的对应于第一检测范围的第一检测信号中减去第一DC补偿偏移，以及从由所述第一感光点检测到的对应于比所述第一检测范围更远离所述SEI***的第二检测范围的第二检测信号中减去不同于所述第一DC补偿偏移的第二DC补偿偏移。

32.根据权利要求30所述的方法，还包括：

触发第一照明的发射，与启动第一门控图像的曝光相配合，其中在所述多个方向中的不同方向上检测多个第一检测信号，

触发第二照明的发射，与启动第二门控图像的曝光相配合，其中在所述不同方向上检测多个第二检测信号，以及

触发第三照明的发射，与启动第三门控图像的曝光相配合，其中在所述不同方向上检测多个第三检测信号，并且其中所述处理过程包括：基于所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像中的每个图像中的至少一个检测信号，来确定在所述不同方向的第一方向上在第一3D位置中第一对象的存在，以及基于所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像中的每个图像中的至少一个检测信号，来确定在所述不同方向中的第二方向上在第二3D位置中第二对象的存在，其中所述第一对象距所述SEI***的距离是所述第二对象距所述SEI***的距离的至少两倍。

33.一种可操作为检测对象的深度信息的传感器，包括：

焦平面阵列(FPA)，其包括多个感光点，每个感光点可操作地检测来自所述感光点的瞬时视场(IFOV)的光，其中不同的感光点被引导向所述传感器的视场内的不同方向；

读出电路的读出集合，每个读出电路通过多个开关耦接到所述FPA的感光点的读出组，并且可操作为当所述读出组经由所述多个开关中的至少一个开关连接到相应的所述读出电路时输出电信号，所述电信号指示入射到所述读出组的所述感光点上的光的量；

控制器，其可操作为改变所述多个开关的开关状态，使得所述读出集合的不同读出电路在不同的时间耦接到所述读出组，用于将不同的读出电路暴露于从位于距所述传感器不同距离处的对象反射的照明光；和

处理器，其被配置为从所述读出集合中获得电信号，所述电信号指示从所述感光点的所述读出组的IFOV中采集的反射光的检测水平，以用于确定所述对象的深度信息，所述深度信息指示所述对象距所述传感器的距离。