Note ABES Modelization of single-photon avalanche Diode (SPAD) for the design of integrated imager pixels in advanced CMOS technology Modélisation de diode à avalanche à photon unique (SPAD) pour le design de pixels d’imageurs intégrés en technologie CMOS avancée Diode SPAD Modélisation compacte Avalanche Ionisation par impact SPAD Single-Photon Avalanche Diode CMOS Verilog-A Compact Modelling 621.38 Diodes à avalanche Modèles mathématiques SPAD (système informatique) Capteurs d'images CMOS Les applications des imageurs à base de matrices de pixels utilisant des diodes à avalanche de type SPAD intégrées en technologie CMOS ont connu une forte croissance au cours de la dernière décennie, avec des applications en imagerie et en détection dans divers domaines tels que le biomédical, l'environnement, l'industrie et l'automobile. La modélisation de la diode SPAD dans un environnement de conception microélectronique est nécessaire pour répondre aux besoins des concepteurs d'imageurs CMOS à base de matrices de SPAD. Un modèle distribué basé sur une structure en boucles a été conçu pour simuler le phénomène d'ionisation par impact, au cœur du fonctionnement du dispositif. La validation expérimentale de ce modèle a été réalisée grâce à une structure de test développée conjointement par STMicroelectronics et le laboratoire ICube. Cette validation a permis de calibrer le modèle afin d'obtenir un comportement fidèle au dispositif réel. Applications based on Pixel matrix imagers using CMOS technology and SPAD-type avalanche diodes have significantly expanded in the last decade with applications in biomedical imaging, environmental monitoring, industrial settings, and automotive systems. The SPAD diode operates in a unique mode compared to most semiconductor devices, requiring a model for simulation in a microelectronic design environment to meet the needs of CMOS imager designers using SPAD arrays. A distributed model, based on a loop structure reflecting the impact ionization phenomenon at the core of the device’s operation, has been developed to address these requirements. Experimental validation of this model was carried out through a robust test structure developed in collaboration between STMicroelectronics and the ICube laboratory. Calibration of the model was achieved using this test structure and the obtained transient measurements to ensure accurate representation of the actual device’s behavior. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 159895598 Université de Strasbourg Strasbourg 2024-12-31 https://theses.hal.science/tel-04442142 application/pdf 159908909 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2023/RINK_Sven_2023_ED269.pdf http://www.theses.fr/2023STRAD043/abes https://theses.hal.science/tel-04442142 https://theses.hal.science/tel-04442142 https://theses.hal.science/tel-04442142 https://theses.hal.science/tel-04442142 Rink Sven 1996-12-29 FR 275285464 1508025802F 21500512 4200020 https://theses.fr/2023STRAD043 2023STRAD043 https://doi.org/10.70675/2386deb6z8724z4d94z8fbcz96396618e7fd 2023-12-14 Électronique, microélectronique, photonique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Lallement Christophe MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 127971173 Uhring Wilfried Patrick MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 072149469 Desgreys Patricia MADS_PRESIDENT_DU_JURY 11352479X Gouget Gilles MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 275286002 Kammerer Jean-Baptiste MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 109249739 Hébrard Luc MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 11193429X Charbon Edoardo MADS_RAPPORTEUR_1 193815877 Sallese Jean-Michel MADS_RAPPORTEUR_2 194088022 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 269 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 260728 176969721 ddc:620 Lallement Christophe Uhring Wilfried Patrick Desgreys Patricia Gouget Gilles Kammerer Jean-Baptiste Hebrard Luc Charbon Edoardo Sallese Jean-Michel École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 159895598