범진욱

단일 광자 검출기 바이어스 회로는 수광소자 변이로 인한 오차 발생 문제를 겪고 있으며, 이는 정확한 광자 검출을 저해하는 요인이 됩니다. 본 발명은 이러한 문제 해결을 위해 제1 커패시터와 제2 커패시터를 활용하여 수광소자의 전하 차를 효과적으로 보상하는 향상된 바이어스 회로를 제안합니다. 이 기술은 센싱 노드의 전압 변화에 따라 제2 커패시터의 충전 및 보상 과정을 정밀하게 제어하여, 수광소자 변이에 관계없이 일정한 바이어스 퀀칭을 가능하게 합니다. 결과적으로, 기존 시스템 대비 월등히 높은 정확도를 제공하여 단일 광자 검출의 신뢰성을 획기적으로 향상시킵니다. 본 기술은 정밀 광자 검출이 필요한 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.

기존 CMOS 이미지 센서는 고속 프레임 레이트 구현 및 면적 효율 개선에 한계가 있었습니다. 본 기술은 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 축차 비교형 아날로그-디지털 변환기(SAR ADC) 및 이를 포함하는 CMOS 이미지 센서입니다. 저항 타입과 커패시터 타입의 서브 디지털-아날로그 변환기를 효율적으로 조합하고, 저항 타입 서브 변환기의 공유를 통해 면적 효율을 획기적으로 개선합니다. 또한, 리던던시 비트 활용으로 에러 발생률을 최소화하며 고속 변환을 가능하게 합니다. 이 기술은 차세대 고성능 이미지 센서 개발에 기여할 것입니다.

기존 CMOS 이미지 센서는 고속 프레임 레이트 구현에 한계가 있었으며, 축차 비교형 ADC 도입 시 면적 효율 저하가 문제로 지적되어 왔습니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 고속 변환과 면적 효율을 동시에 개선한 축차 비교형 아날로그-디지털 변환기(SAR ADC) 및 이를 포함하는 CMOS 이미지 센서를 제공합니다. 저항 및 커패시터 타입 서브 디지털-아날로그 변환기의 3단계 하이브리드 구성을 통해 면적 효율을 크게 향상시키며, 서브 변환기 공유 기술로 고속 동작을 가능하게 합니다. 이는 차세대 CMOS 이미지 센서 개발에 핵심적인 기여를 합니다.

기존 싱글 슬로프 아날로그-디지털 변환 장치는 낮은 대역폭에서 앰프의 비선형적 왜곡으로 인해 정확도 저하 및 전력 소모 증가의 한계가 있었습니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 램프 전압 범위를 변환 전압 범위보다 크게 설정하여 비선형 램프 구간과 선형 램프 구간을 순차적으로 발생시킵니다. 이후 선형 램프 구간의 전압을 기반으로 아날로그-디지털 변환을 수행하며, 비선형 구간의 변환 결과는 보정하여 전체 변환 정확성을 극대화합니다. 이 기술을 통해 낮은 대역폭에서도 뛰어난 정확성과 개선된 전력 효율을 제공하여, CMOS 이미지 센서 등 정밀한 아날로그-디지털 변환이 요구되는 다양한 분야에 혁신적인 솔루션을 제공합니다.

기존의 단광자 검출 장치는 고전압 구동 및 온도 변화에 취약한 애벌란치 광 검출기(SPAD)를 사용하여 한계가 있었습니다. 본 기술은 이러한 문제점을 해결하고자 저전압으로 동작하는 혁신적인 단광자 검출 장치를 제안합니다. 특히, PIN 구조의 광 다이오드에서 발생하는 미약한 광 전하 신호를 작은 직렬 연결 커패시터를 통해 효율적으로 큰 전압 신호로 변환하여, 단일 광자 및 미세 광자까지 정밀하게 검출할 수 있습니다. 이는 실리콘 광증폭기, LIDAR, PET 등 다양한 초고감도 광 검출 분야에 적용 가능하여, 차세대 이미징 및 센싱 기술 발전에 기여할 수 있습니다.