电阻和主动淬灭电路。在该实施例中，淬灭单元5是通过被动淬灭模式使雪崩击穿光敏像素单元10恢复到静默状态的。
[0063]进一步的，本发明在上述雪崩击穿光敏像素单元10的基础上进一步的提供了一种数字半导体光敏像素单元20，每一个数字半导体光敏像素单元20具体包括一工作在击穿状态下的雪崩击穿光敏像素单元10、对应雪崩光电二极管设置的一甄别单元6以及一存储单元7。对每个雪崩击穿光敏像素单元10均配置自己的电子处理电路，可将相应的雪崩击穿光敏像素单元10中探测到的光子信息转化为二进制或数字形式，并将数字化后的信息储存于存储单元7中，同时，由于存储单元7与光敏像素单元10为一一对应设置，故存储单元7的物理位置还可提供被探测到的光子坐标信息。
[0064]雪崩击穿光敏像素单元的电源输入端与电源使能控制信号端相连，以接受电源使能控制信号的控制使其在静默状态与响应状态之间切换，雪崩击穿光敏像素单元的信号输出作为甄别单元的输入以使得与甄别单元对应的雪崩击穿光敏像素单元的响应状态分别输出判断未检测到光子的第一数值或判断检测到光子的第二数值；甄别单元的输出作为存储单元的输入以记录并存储所记录的第一数字值或第二数字值。
[0065]作为一优选的方案，上述数字半导体光敏像素单元20也使用硅材料并采用CMOS工艺实现，以尽量高效、简便，同时低成本的实现本发明。进一步的，雪崩击穿光敏像素单元10的电子处理电路即甄别单元6、存储单元7分布在雪崩光电二极管周围，与雪崩光电二极管位于同一娃外延层上。
[0066]数字半导体光敏像素单元20的等效电路如图3所示，雪崩光电二极管的阴极端与电源使能控制信号端相连，该电源使能控制信号端会输出自然数序列的半数字化或数字化信号，从而雪崩光电二极管接受控制电源使能控制信号端的控制在静默状态与响应状态之间切换，雪崩光电二极管的阳极端信号作为甄别单元6的输入以使得甄别单元6对应雪崩光电二极管的响应状态分别输出判断未检测到光子的第一数字值或判断检测到光子第二数字值，甄别单元6内设一阈值，当雪崩光电二极管阳极端模拟信号的幅值大于预设的阈值时，甄别单元6输出一个第二数字值，当雪崩光电二极管阳极端的模拟信号的幅值小于预设的阈值时，甄别单元6输出第一数字值，从而实现模拟信号的数字化，同时甄别单元6的输出端与存储单元7的输入端通信连接，从而可在存储单元7中记录并存储上述第一数字值或第二数字值。
[0067]每一个数字半导体光敏像素单元20的具体工作原理如下:定义当电源使能控制信号端的输出为高电平时，与淬灭单元5相串联的雪崩光电二极管工作在响应状态；当电源使能控制信号端的输出为低电平时，与淬灭单元5相串联的雪崩光电二极管工作在静默模式，从而实现数字光敏像素单元20工作状态的控制。上述定义也可相反设置，上述每一存储单元7可共用一电源设置或各自连接电源。
[0068]若与淬灭单元5相串联的雪崩光电二极管工作响应状态时，在合适的偏压下，雪崩光电二极管处于盖革工作模式(即工作在击穿状态下)，一个光子入射到雪崩光电二极管中被吸收后会在二极管的光敏区域2中产生电子-空穴对。由于光敏区内存在较高的电场，漂移的电子会通过雪崩倍增的方式在这个大电场中产生大量电子-空穴对，最终导致击穿。每个雪崩光电二极管被雪崩击穿时，会产生大量电荷(每次大约16个电子)，这些电荷主要经过淬灭单元5进行传输，与雪崩光电二极管相串联的淬灭单元5会抑制雪崩倍增过程并使它逐渐减弱停止。淬灭单元5的有效电阻值大约为几百千欧，它会限制流经雪崩光电二极管的电流大小。由于电流被限制，雪崩光电二极管中剩余电荷的分布会改变，这将减弱雪崩区中的电场大小，剩余的载流子以漂移的形式离开雪崩区，这样就在雪崩光电二极管的阳极端处产生了一个模拟脉冲信号；该脉冲信号作为甄别单元6的输入将被送入到甄别单元6中进行判定，当信号的幅值大于甄别器设定的阈值时，甄别器将输出一个二进制数值并储存在存储单元7中，同样当信号的幅值不大于甄别器设定的阈值时，甄别器将输出另一个二进制数值储存在存储单元7中，这样就将模拟的脉冲信号转化为了全数字的电信号，并在存储单元7中进行了储存，其中，阈值依据所选择的甄别单元6的工作原理可设置为电压阈值或设置为电流阈值。
[0069]同前所述，包括被动淬灭方式和主动淬灭方式的多种淬灭结构都可以被用于此发明中。本实施例中，从简化电路结构及降低成本出发，淬灭单元5优选为淬灭电阻；甄别单元6为甄别器以将雪崩光电二极管的信号直接数字化，同时甄别器的第二端与淬灭单元5的第二端相接，同时二者并接地。
[0070]第一数字值和第二数字值可选取任何不同的数字组合，只是便于标记并区别光子检测的有无，为了便于后续数据的读出，优选的，第一数字值和第二数字值选取二进制数值，即为O或I。对应的，上述存储单元7优选为I比特存储器的方式或构造，用于存储检测器模块O或I的输出，可更为有效的节约生产成本。
[0071]本发明还提供了一种数字半导体光敏像素阵列30，其包括一个共同的半导体衬底、一个共同的外延层以及设置在共同外延层上的多个数字光敏像素单元20，数字半导体光敏像素单元20在外延层上呈阵列分布，从而形成了一数字半导体光敏像素阵列30，考虑到光子的一维或二维空间分布，每个数字光敏像素单元20实际进行的是单光子水平的探测。故数字半导体光敏像素阵列30输出的信息包括除光子入射有无信息外，还包括探测到的光子坐标信息。上述数字半导体光敏像素阵列30中设置了多个数字半导体光敏像素单元20。
[0072]作为一优选方案，数字半导体光敏像素阵列30中的数字半导体光敏像素单元20均设置了隔离沟道4以防止各数字半导体光敏像素单元20之间的光学串扰，同时，也分别一一设置了保护环3以防止雪崩二极管发生边缘过早的雪崩击穿。
[0073]对应上述数字半导体光敏像素阵列30，更进一步的，如图4所示，本发明还提供了一种数字半导体光电倍增影像传感器40，包括上述数字半导体光敏像素阵列30，以及对应数字半导体光敏像素阵列30设置的一读取模块，读取模块用于读取所述数字半导体光敏像素阵列中每一数字半导体光敏像素单元数据信息及地址信息。具体的，上述读取模块包括用于确定每一数字光敏像素单元20在阵列中地址信息的地址单元、用于控制指定地址上数字半导体光敏像素单元20选通的控制单元；以及用于选通后数字光敏像素单元20的数据及相应地址信息输出的输出单元9。
[0074]地址单元与每一数字半导体光敏像素单元通信连接以确定每一数字半导体光敏像素单元在阵列中的地址信息；作为一优选方案，地址单元包括一行译码器8和一列译码器9:每个行译码器的输入端包括一个行选通信号输入端和η个行地址信息输入端，每个行译码器还包括2"个输出端，行译码器的每一输出端分别与阵列中的每一数字半导体光敏像素单元的存储单元通信连接，以确定每一数字半导体光敏像素单元在阵列中的行地址信息；每个列译码器包括一个列选通信号输入端、η个列地址信息输入端以及2"个输出端，列译码器的每一输出端分别与阵列中的每一数字半导体光敏像素单元的存储单元通信连接，以确定每一数字半导体光敏像素单元在阵列中的列地址信息；同时行译码器的行地址信息输入端、行选通信号输入端，列译码器的列地址信息输入端、列选通信号输入端均与控制单元通信连接以接受控制单元的驱动，控制指定地址的数字半导体光敏像素单元的选通以及数据、地址信息的发送。
[0075]控制单元与地址单元通信连接以用于控制指定地址的数字半导体光敏像素单元的选通以及相应数据及地址输出指令的发送；作为一优选方案，控制单元预存数字半导体光敏像素单元数据输出逻辑顺序的地址信息，包括一个行选通信号输出端、一个列选通信号输出端、至少η个行地址信息输出端以及至少η个列地址信息输出端。控制单元的行选通信号输出端与行译码器的行选通信号输入端通信连接，控制单元的η个行地址信息输出端分别经由地址线与前述η个行地址信息输入端对应通信连接；控制单元