一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路及其控制方法与流程

1.本发明涉及光电探测器技术领域，具体公开了一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路及其控制方法。


背景技术：

2.硅单光子探测器相对铟镓砷单光子探测器具有暗计数率低、探测死时间短等优点，但器件结构及采用的工艺决定了近红外硅单光子探测器的击穿电压v
br
多则几百上千伏，这也意味着其要实现较高的近红外单光子探测效率，需加比击穿电压高几十伏的电压。但持续加远高于器件击穿电压v
br
的电压，器件持续的大功耗又极容易导致器件损坏。因此，单光子探测器需结合相应的淬灭与恢复电路才能实现单光子探测能力的同时延长器件寿命。
3.单光子探测器的工作模式有被动模式、主动模式及门控模式，被动模式由于恢复时间过长，导致计数率难以提高限制了其应用，主动模式及门控模式是实现单光子探测的两种常用方式。门控模式主要应用于光子到达时间已知的单光子探测中，主动模式主要应用于光子到达时间不可预测的单光子探测中。
4.但单就硅基单光子探测器主动模式及门控模式淬灭与恢复电路的开发，两者有相同的目标，即如何既能产生比硅基单光子探测器击穿电压更高的偏压以提高探测效率又能产生比硅基单光子探测器击穿电压更低的偏压以让雪崩状态停止延长寿命，且能尽可能缩短两种不同偏压之间的切换时间以降低暗计数、后脉冲及探测死时间。
5.目前，基于mosfet实现淬灭与恢复的电路通常应用p沟道mosfet或n沟道mosfet的一种，且多为n沟道mosfet，但只用一种沟道的mosfet，由于需接上拉或下拉电阻才能实现高低电压切换，电阻过小，较大的压降形成的瞬态大电流会导致功耗很大且长时间大电压、大电流开关动作容易损坏mosfet；电阻过大，由于rc时间常数大，无法同时满足过偏压开启和关断时间都较短，开发的单光子探测组件计数率也很难进一步提高。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路及其控制方法，以解决现有技术中通过接入上拉或下拉电阻实现高低电压切换时因电阻过小，较大的压降形成瞬态大电流导致功耗大造成mosfet损坏，或因电阻过大，rc时间常数大无法同时满足过偏压开启时间和关断时间短导致硅基单光子探测器计数率低的问题。
7.为达到上述目的，本发明的第一方面提供一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路，具有一总输入端和总输出端，其特征在于，包括一偏压电源、一高速驱动器、一负偏差钳位子电路、一pmos管和一nmos管，所述高速驱动器的输入端为所述总输入端，所述负偏差钳位子电路具有一与所述偏压电源的输出端电连接的第一端、一与所述高速驱动器的输出端电连接的第二端以及一与所述pmos管的栅极电连接的第三端，所述负偏差钳位子电路的第一端还与所述pmos管的源极电连接，所述pmos管的漏极通过一第一电阻与所述nmos管的漏
极电连接，且所述总输出端形成于所述nmos管的漏极，所述负偏差钳位子电路的第二端还与所述nmos管的栅极电连接，所述nmos管的栅极通过一第二电阻接地，所述nmos管的源极接地。
8.进一步的，所述负偏差钳位子电路包括一二极管、一第三电阻和一第一电容，所述二极管的负极与第三电阻的一端相连形成所述负偏差钳位子电路的第一端与所述偏压电源的输出端电连接，所述二极管的正极与第三电阻的另一端相连形成所述负偏差钳位子电路的第三端与所述pmos管的栅极电连接，所述二极管的正极和第三电阻的另一端还与所述第一电容的一端电连接，所述第一电容的另一端形成所述负偏差钳位子电路的第二端与所述高速驱动器的输出端电连接。
9.进一步的，所述nmos管的开启电压为正，且所述nmos管的开启条件为nmos管的栅极对其源极的电压大于nmos管的开启电压；所述pmos管的开启电压为负，且所述pmos管的开启条件为pmos管的栅极对其源极的电压的绝对值大于pmos管开启电压的绝对值。
10.进一步的，所述高速驱动器具有输出h电平和输出l电平两种状态，当所述高速驱动器输出h电平时，所述nmos管的栅极对其源极的电压大于nmos管的开启电压，所述nmos管导通，所述pmos管的栅极对其源极的电压的绝对值小于pmos管开启电压的绝对值，所述pmos管截止，所述总输出端的输出电压为nmos管漏极的对地电压；当所述高速驱动器输出l电平时，所述pmos管的栅极对其源极的电压的绝对值大于pmos管开启电压的绝对值，所述pmos管导通，所述nmos管的栅极对其源极的电压小于nmos管的开启电压，所述nmos管截止，所述总输出端的输出电压等于偏压电源的输出电压。
11.进一步的，当所述硅基单光子探测器工作在门控模式时，还包括一高压电源、一第二电容和一硅基单光子探测器，所述高压电源、第四电阻、硅基单光子探测器和第五电阻依次电连接，所述硅基单光子探测器的n极通过第二电容与所述总输出端电连接，以提供硅基单光子探测器产生雪崩信号及使两端偏压恢复而淬灭的大电压门控信号，所述硅基单光子探测器的p极通过一第五电阻接地，实现所述雪崩信号的取样。
12.进一步的，当所述硅基单光子探测器工作在门控模式时，还包括一信号源，所述信号源的输出端与总输入端电连接，用于提供一预设脉冲。
13.进一步的，当所述硅基单光子探测器工作在主动模式时，还包括一雪崩信号检测与反馈子电路和一第三电容，所述雪崩信号检测与反馈子电路的输出端与总输入端电连接，所述高压电源的输出端通过所述第四电阻与硅基单光子探测器的n极电连接，所述硅基单光子探测器的p极与总输出端电连接，所述硅基单光子探测器的n极还通过所述第三电容与雪崩信号检测与反馈子电路的输入端电连接。
14.本发明的第二方面提供一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路的控制方法，包括上述的硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路，用于控制工作在门控模式或主动模式的硅基单光子探测器的淬灭与恢复，控制方法如下：
15.向高速驱动器施加一预设脉冲，使高速驱动器基于输入的预设脉冲交替输出h电平和l电平；
16.当高速驱动器输出h电平时，负偏差钳位子电路的第三端的电位高于其第一端的电位，使二极管正向导通，第一电容通过二极管放电，在放电过程中，所述第一电容上的电荷被泄放至负偏差钳位子电路的第一端，使pmos管截止而nmos管导通，总输出端的输出电
压为nmos管漏极的对地电压；
17.当高速驱动器输出l电平时，偏压电源作用于负偏差钳位子电路的第一端并通过第三电阻对第一电容进行充电，使负偏差钳位子电路的第三端的电位与其第一端的电位相等，在第一电容充电期间，当负偏差钳位子电路的第三端与其第一端之间的压差小于pmos管的开启电压时，使pmos管导通而nmos管截止，总输出端的输出电压为偏压电源的输出电压；
18.将总输出端通过一电容接入门控模式下硅基单光子探测器的n极或接入主动模式下硅基单光子探测器的p极，通过pmos管和nmos管交替导通或截止，分别实现门控模式或主动模式的硅基单光子探测器的淬灭与恢复。
19.进一步的，当所述硅基单光子工作在门控模式时，所述预设脉冲为由信号源提供的周期性脉冲，控制所述硅基单光子探测器产生的雪崩信号淬灭以及控制所述硅基单光子探测器两端的偏压恢复的具体方法为：
20.控制高压电源对硅基单光子探测器施加一低于其击穿电压的第一偏压，同时控制偏压电源对负偏差钳位子电路的第一端施加一输出电压，且所述偏压电源的输出电压与所述第一偏压之和大于所述击穿电压；
21.当高速驱动器输出l电平时，pmos管导通而nmos管截止，总输出端的输出电压为偏压电源的输出电压，门控电压开启，使硅基单光子探测器两端的电压高于其击穿电压以进行光子探测，产生雪崩信号；
22.当高速驱动器输出h电平时，pmos管截止而nmos管导通，总输出端的输出电压为nmos管漏极的对地电压，门控电压关断，硅基单光子探测器两端的电压降低至低于击穿电压，使产生的雪崩信号淬灭，如此往复。
23.进一步的，当所述硅基单光子探测器工作在主动模式时，所述预设脉冲为由雪崩信号检测与反馈子电路检测到的雪崩信号形成的非周期性脉冲，控制所述硅基单光子探测器产生的雪崩信号淬灭以及控制所述硅基单光子探测器两端的偏压恢复的具体方法为：
24.控制高压电源对硅基单光子探测器施加一高于其击穿电压的第二偏压，同时控制偏压电源对pmos管的源极施加一偏压电源的输出电压，且所述第二偏压与所述偏压电源的输出电压之差小于所述击穿电压；
25.当雪崩信号检测与反馈子电路未检测到雪崩信号时，所述雪崩信号检测与反馈子电路发送至高速驱动器输入端的信号为高电平，且高速驱动器输出h电平，使pmos管截止而nmos管导通，总输出端的输出电压为nmos管漏极的对地电压，硅基单光子探测器两端的电压高于击穿电压以进行光子探测，产生雪崩信号；
26.当雪崩信号检测与反馈子电路检测到雪崩信号时，所述雪崩信号检测与反馈子电路发送至高速驱动器输入端的信号为低电平，且高速驱动器输出l电平，使pmos管导通而nmos管截止，总输出端的输出电压为偏压电源的输出电压，硅基单光子探测器两端的电压降低至低于击穿电压，使产生的雪崩信号淬灭，以待下一次激发。
27.本发明通过设置nmos管和pmos管轮流交替工作，使整个电路具有较低的静态功耗、较快的开关速度以及较短的开启和关断时间，较低的静态功耗有利于整个电路的商业化推广应用，较短的开启和关断时间有利于降低暗计数以及探测死区时间以及较快的开关速度有利于提高硅基单光子探测器的计数率；并且在总输出端产生的大电压脉冲信号电压
幅度高，有利于提高硅基单光子探测器的探测效率，可适用于门控模式和主动模式的硅基单光子探测器的淬灭与恢复，通用性较强。
附图说明
28.图1为本发明实施例1的一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路的电路原理图。
29.图2为本发明实施例2的一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路用于门控模式工作的电路原理图。
30.图3为图2的电路中图示监测点的电压波形示意图。
31.图4为本发明实施例3的一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路用于门控模式工作的电路原理图。
32.图5为图4的电路中图示监测点的电压波形示意图。
具体实施方式
33.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
34.实施例1
35.如图1所示，为本实施例的一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路的电路原理图。本实施例的硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路用于产生一电压幅度高的大电压脉冲信号，所述硅基单光子探测器具有一总输入端in和一总输出端out，所述总输入端in用于接入一预设脉冲，所述总输出端out用于提供所述大电压脉冲信号，以提高硅基单光子探测器的探测效率。
36.本实施例的硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路包括一偏压电源1、一高速驱动器2、一负偏差钳位子电路3、一pmos管4和一nmos管5。具体的，所述高速驱动器2的输入端为所述总输入端in，用于接入外部预设脉冲，使高速驱动器2随外部预设脉冲产生对应的驱动信号以驱动pmos管4和nmos管6交替进行工作。所述负偏差钳位子电路3具有第一端a、第二端b和第三端c，所述第一端a与所述偏压电源1的输出端电连接，所述第二端b与所述高速驱动器2的输出端电连接，所述第三端c与所述pmos管4的栅极电连接。所述负偏差钳位子电路3的第一端a还与所述pmos管4的源极电连接，所述pmos管4的漏极通过一第一电阻r1与所述nmos管5的漏极电连接，且所述总输出端out形成于所述nmos管5的漏极，所述负偏差钳位子电路3的第二端b还与所述nmos管5的栅极电连接，所述nmos管5的栅极通过一第二电阻r2接地，所述nmos管5的源极接地。在本实施例中，所述pmos管4的开启电压为负，且所述pmos管4的开启条件为pmos管4的栅极对其源极的电压vgsp的绝对值大于pmos管4开启电压的绝对值；所述nmos管5的开启电压为正，且所述nmos管5的开启条件为nmos管5的栅极对其源极的电压vgsn大于nmos管的开启电压。
37.所述负偏差钳位子电路3包括一二极管d1、一第三电阻r3和一第一电容c1，所述二极管d1的负极与第三电阻r3的一端相连形成所述负偏差钳位子电路3的第一端a与所述偏压电源1的输出端电连接，所述二极管d1的正极与第三电阻r3的另一端相连形成所述负偏差钳位子电路3的第三端c与所述pmos管4的栅极电连接，所述二极管d1的正极和第三电阻r3的另一端还与所述第一电容c1的一端电连接，所述第一电容c1的另一端形成所述负偏差钳位子电路3的第二端b与所述高速驱动器2的输出端电连接。
38.本实施例中，所述高速驱动器2根据总输入端in输入的预设脉冲，具有两种驱动工作状态，即输出h电平和输出l电平。当所述高速驱动器2输出h电平时，高速驱动器2的输出电压幅度大于pmos管4和nmos管5的开启电压的绝对值；而当所述高速驱动器2输出l电平时，高速驱动器2的输出电压幅度小于pmos管4和nmos管5的开启电压的绝对值。基于此，本实施例在工作时：
39.在稳态条件下，当高速驱动器2的输出由l电平变为h电平时，负偏差钳位子电路3的第三端c处的电位高于其第一端a处的电位，此时二极管d1正向导通，使第一电容c1通过二极管d1进行放电，由于r
d1
c1的时间常数相对于r1c1而言较小，因此第一电容c1上的电荷被迅速泄放至负偏差钳位子电路3的第一端a处电位，使pmos管4的栅极对其源极的电压vgsp约为0v，小于pmos管4的开启电压，从而使pmos管4截止。当高速驱动器2稳定输出h电平时，nmos管5的栅极对其源极的电压vgsn大于开启电压，使nmos管5导通；此时，所述总输出端out的输出电压为nmos管5漏极的对地电压(也即地电平0v)。
40.当高速驱动器2的输出由h电平变为l电平时，由于r1c1的时间常数相对于r
d1
c1而言较大，偏压电源1在负偏差钳位子电路3的第一端a通过第三电阻给第一电容c1充电，直至负偏差钳位子电路3的第三端c处的电位等于负偏差钳位子电路3的第一端a处的电位，在第一电容c1的充电期间，负偏差钳位子电路3的第三端c处与其第一端a处的压差在某一段时间内小于pmos管4的开启电压，使得pmos管4导通。当高速驱动器2稳定输出l电平时，nmos管5的栅极对其源极的电压vgsn小于开启电压，使nmos管5截止；此时，所述总输出端out的输出电压为pmos管4漏极的电压(由于pmos管4导通，其漏极电压等于偏压电源1的输出电压vdd)。
41.本实施例通过同时设置pmos管4和nmos管5，并通过高速驱动器2输出的呈预设频率变化的驱动信号，驱动pmos管4和nmos管5交替轮流工作，即pmos管4导通时nmos管5截止或pmos管4截止时nmos管5导通，使得整个电路具有极低的静态功耗、较短的开关时间、较快的开关速度，有利于降低硅基单光子探测器的暗计数和探测死区时间，进而提高硅基单光子探测器的计数率。
42.实施例2
43.如图2所示，为本市实施例的一种硅基单光子的淬灭与恢复电路的电路原理图。本实施例包括与实施例1结构和功能相同或相似的偏压电源1、高速驱动器2、负偏差钳位子电路3、pmos管4和nmos管5。本实施例的区别在于：本实施例的硅基单光子的淬灭与恢复电路主要用于硅基单光子探测器在门控模式下雪崩信号的淬灭及偏压的恢复。具体如下：
44.本实施例还包括一高压电源6、一第四电阻r4、一硅基单光子探测器7、一信号源8和一第二电容c2。具体的，所述高压电源6的输出端通过所述第四电阻r4(所述第四电阻r4为限流电阻)与硅基单光子探测器7的n极电连接，所述硅基单光子探测器7的p极通过一第五电阻r5接地(所述第五电阻r5为采样电阻)，所述高压电源6用于为所述硅基单光子探测器7提供第一偏压v
p1
；所述信号源8的输出端与总输入端in电连接，所述信号源8用于向高速驱动器2提供一周期性脉冲；所述第二电容c1(所述第二电容c1为隔直电容)的一端与所述硅基单光子探测器7的n极电连接，另一端与所述总输出端out电连接，以用于将总输出端out输出的大电压脉冲信号(即雪崩信号)提供给硅基单光子探测器，以实现硅基单光子探测器产生的雪崩信号的淬灭以及硅基单光子探测器两端偏压的恢复。
45.如图3所示，为本实施例的硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路在工作时电路中各监测点的电压波形图。所述监测点包括总输入端in、负偏差钳位子电路3的第一端a、总输出端out、硅基单光子探测器7的n极和p极。即当信号源8产生一如图3中监测点in1示出的周期性脉冲(即作用于总输入端in处的in信号)时，由此可得到负偏差钳位子电路3的第一端a的电压波形图(图3中监测点a)和总输出端out输出的大电压脉冲信号的电压波形图(图3中监测点out1)；由于硅基单光子探测器7的n极的电压为总输出端out的输出电压与第一偏压v
p1
叠加得到，从而可以得出硅基单光子探测器7的n极的电压波形图(图3中监测点spad-n1)；然后通过第五电阻r5(采样电阻)对硅基单光子探测器7的p极电压进行采样(即实现雪崩信号的取样)，可得到所述硅基单光子探测器7的p极的电压波形图(图3中监测点spad-p1)，对于所述第五电阻r5采样的电压波形图可以看出，在探测门内，无光子或噪声激励产生雪崩信号时，其采样的信号仅是在门控脉冲的前后沿引起尖峰噪声，而当产生雪崩信号时，该雪崩信号则会出现在探测门内且与尖峰噪声进行叠加。
46.结合图3，本实施例在工作时，控制高压电源6给硅基单光子探测器7施加一低于硅基单光子探测器7的击穿电压v
br
的第一偏压v
p1
，同时控制偏压电源1的输出电压vdd，且所述偏压电源1的输出电压vdd与第一偏压v
p1
之和高于硅基单光子探测器7的击穿电压v
br
。当高速驱动器2输出l电平时，pmos管4导通而nmos管5截止，此时总输出端out的输出电压为偏压电源1的输出电压vdd，门控电压开启，使硅基单光子探测器7两端的电压高于其击穿电压v
br
以进行光子探测，产生雪崩信号。当高速驱动器2输出h电平时，pmos管4截止而nmos管5导通，此时总输出端out的输出电压为nmos管5漏极的对地电压(0v)，门控电压关断，硅基单光子探测器7两端的电压降低至低于击穿电压v
br
，使产生的雪崩信号淬灭，以此按照输入的周期性脉冲in信号重复。
47.实施例3
48.如图4所示，为本实施例的一种硅基单光子的淬灭与恢复电路的电路原理图。本实施例包括与实施例1结构和功能相同或相似的偏压电源1、高速驱动器2、负偏差钳位子电路3、pmos管4和nmos管5。本实施例的区别在于：本实施例的硅基单光子的淬灭与恢复电路主要用于硅基单光子探测器在主动模式下雪崩信号的淬灭及偏压的恢复。具体如下：
49.本实施例还包括一高压电源6、一第四电阻r4、一硅基单光子探测器7、一雪崩信号检测与反馈子电路9和一第三电容c3。具体的，所述高压电源6的输出端通过所述第四电阻r4(所述第四电阻r4为限流电阻)与硅基单光子探测器7的n极电连接，所述硅基单光子探测器的p极与总输出端out电连接，所述高压电源6用于为所述硅基单光子探测器7提供第二偏压v
p2
；所述雪崩信号检测与反馈子电路9的输出端与所述总输入端in电连接，用于为根据检测到的雪崩信号的情况向高速驱动器2提供非周期性脉冲；所述雪崩信号检测与反馈子电路9的输入端通过所述第三电容c3与硅基单光子探测器7的n极电连接，用于检测硅基单光子探测器7的雪崩信号产生情况，以实现硅基单光子探测器产生的雪崩信号的淬灭以及硅基单光子探测器两端偏压的恢复。
50.如图5所示，为本实施例的硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路在工作时电路中各监测点的电压波形图。当雪崩信号检测与反馈子电路9根据探测到的雪崩信号所形成的非周期性脉冲的电压波形图如图5中监测点in2示出，硅基单光子探测器7的n极和p极的电压波形图分别图5中监测点spad-n2和spad-p2示出。
51.结合图5，本实施例在工作时，控制高压电源2对硅基单光子探测器7施加一高于其击穿电压v
br
的第二偏压v
p2
，同时控制偏压电源1对pmos管4的源极施加一偏压电源1的输出电压vdd，且所述第二偏压v
p2
与所述偏压电源1的输出电压vdd之差小于所述击穿电压v
br
。当雪崩信号检测与反馈子电路9未检测到雪崩信号时，所述雪崩信号检测与反馈子电路9发送至高速驱动器2输入端的信号为高电平(如图5中过程1所示)，使得高速驱动器2也输出h电平，进而使pmos管4截止而nmos管5导通，总输出端out的输出电压为nmos管5漏极的对地电压，即近似为0v，则硅基单光子探测器7的p极电压也接近于0v，此时，硅基单光子探测器7两端的电压高于击穿电压v
br
，使其具备光子探测能力以进行光子探测。当硅基单光子探测器7受到光子或噪声激励发生雪崩时，将会在硅基单光子探测器的n极产生以第二偏压v
p2
为基准的负脉冲雪崩信号。当雪崩信号检测与反馈子电路9检测到雪崩信号后能迅速产生一个低电平信号反馈至高速驱动器2(如图5中过程2所示)；使得高速驱动器也输出l电平，进而使pmos管导通而nmos管截止，迅速在总输出端out产生一个大小为偏压电源1的输出电压vdd的电压加在硅基单光子探测器7的p极(如图5中过程3所示)，硅基单光子探测器7两端的电压迅速降低至低于击穿电压v
br
，使产生的雪崩信号迅速得到淬灭，雪崩状态停止；此时，雪崩信号检测与反馈子电路9由于未检测到雪崩信号，其反馈至高速驱动器2的信号又恢复至高电平，使得pmos管4截止而nmos管5导通，硅基单光子探测器的n极与p极两端的电压又恢复到高于击穿电压v
br
以上，等待下一次激发(如图5中过程4所示)。
52.实施例4
53.本实施例的一种硅基单光子探测器的淬灭与恢复电路的控制方法，包括与实施例1结构和功能相同或相似的偏压电源1、高速驱动器2、负偏差钳位子电路3、pmos管4和nmos管5，可选的包括与实施例2的结构和功能相同或相似的信号源8、高压电源6、硅基单光子探测器7、第二电容c2和第四电阻r4或与实施例3的结构和功能相同或相似的雪崩信号检测与反馈子电路9、高压电源6、硅基单光子探测器7、第三电容c3和第四电阻r4，以实现硅基单光子的淬灭与恢复电路控制硅基单光子探测器在门控模式或主动模式下雪崩信号的淬灭及偏压的恢复。本实施例的区别在于，本实施例的控制方法如下：
54.具体的，向高速驱动器2施加一预设脉冲，使高速驱动器2基于输入的预设脉冲交替输出h电平和l电平。基于硅基单光子探测器7的工作模式不同，所述预设频率及对应的发生源均不同，当硅基单光子探测器7工作在门控模式时，所述预设脉冲为由信号源8提供的周期性脉冲；当所述硅基单光子探测器7工作在主动模式时，所述预设脉冲为由雪崩信号检测与反馈子电路9检测到的雪崩信号形成的非周期性脉冲。
55.控制高压电源6给硅基单光子探测器7施加一低于硅基单光子探测器7的击穿电压v
br
的第一偏压v
p1
，同时控制偏压电源1的输出电压vdd，且所述偏压电源1的输出电压vdd与第一偏压v
p1
之和高于硅基单光子探测器7的击穿电压v
br
。当高速驱动器2输出l电平时，pmos管4导通而nmos管5截止，此时总输出端out的输出电压为偏压电源1输出的偏压电源1的输出电压vdd，门控电压开启，使硅基单光子探测器7两端的电压高于其击穿电压v
br
以进行光子探测，产生雪崩信号。当高速驱动器2输出h电平时，pmos管4截止而nmos管5导通，此时总输出端out的输出电压为nmos管5漏极的对地电压(0v)，门控电压关断，硅基单光子探测器7两端的电压降低至低于击穿电压v
br
，使产生的雪崩信号淬灭，以此按照输入的周期性脉冲in信号重复。
56.控制高压电源2对硅基单光子探测器7施加一高于其击穿电压v
br
的第二偏压v
p2
，同时控制偏压电源1对pmos管4的源极施加一偏压电源1的输出电压vdd，且所述第二偏压v
p2
与所述偏压电源1的输出电压vdd之差小于所述击穿电压v
br
。当雪崩信号检测与反馈子电路9未检测到雪崩信号时，所述雪崩信号检测与反馈子电路9发送至高速驱动器2输入端的信号为高电平(如图5中过程1所示)，使得高速驱动器2也输出h电平，进而使pmos管4截止而nmos管5导通，总输出端out的输出电压为nmos管5漏极的对地电压，即近似为0v，则硅基单光子探测器7的p极电压也接近于0v，此时，硅基单光子探测器7两端的电压高于击穿电压v
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，使其具备光子探测能力以进行光子探测。当硅基单光子探测器7受到光子或噪声激励发生雪崩时，将会在硅基单光子探测器的n极产生以第二偏压v
p2
为基准的负脉冲雪崩信号。当雪崩信号检测与反馈子电路9检测到雪崩信号后能迅速产生一个低电平信号反馈至高速驱动器2(如图5中过程2所示)；使得高速驱动器也输出l电平，进而使pmos管导通而nmos管截止，迅速在总输出端out产生一个大小为偏压电源1输出的偏压电源1的输出电压vdd的电压加在硅基单光子探测器7的p极(如图5中过程3所示)，硅基单光子探测器7两端的电压迅速降低至低于击穿电压v
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，使产生的雪崩信号迅速得到淬灭，雪崩状态停止；此时，雪崩信号检测与反馈子电路9由于未检测到雪崩信号，其反馈至高速驱动器2的信号又恢复至高电平，使得pmos管4截止而nmos管5导通，硅基单光子探测器的n极与p极两端的电压又恢复到高于击穿电压v
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以上，等待下一次激发(如图5中过程4所示)。