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多像素光子計(jì)數(shù)器 (MPPC)，也稱為硅光電倍增器 (SiPM)，是一種固態(tài)光電倍增管，非常適合單光子計(jì)數(shù)和其他超低光應(yīng)用，比如學(xué)術(shù)研究（生物光子學(xué)、粒子物理學(xué)、量子計(jì)算等）、測(cè)量?jī)x器（流式細(xì)胞儀，顯微鏡等）、PET掃描儀、激光雷達(dá)等。
MPPC/SiPM溫度特性一般是指溫度變化引起的MPPC/SiPM增益的變化。這是因?yàn)闇囟扔绊憮舸╇妷海╒br），進(jìn)而影響過(guò)電壓（Vov）的大小，過(guò)電壓（Vov）指的是反向偏壓（Vbias）與擊穿電壓（Vbr）之差。因此，在有溫度變化的環(huán)境下使用MPPC/SiPM，比如戶外，過(guò)電壓的變化導(dǎo)致了MPPC/SiPM輸出信號(hào)會(huì)隨溫度而變化。
一、硅光電倍增管MPPC/SiPM溫度與增益的關(guān)系
溫度會(huì)影響MPPC/SiPM擊穿電壓的大小，溫度越高，擊穿電壓越大。這是因?yàn)闇囟仍礁?，晶格振?dòng)越大，載流子在前期加速過(guò)程中碰撞到晶格的概率越大，而要想離子化晶格，載流子得具備一定的能量或者說(shuō)速度，這就導(dǎo)致前期加速中載流子離子化晶格的概率降低，因此需要進(jìn)一步提升電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)彌補(bǔ)這種概率，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是需要更高的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)MPPC/SiPM的擊穿，即擊穿電壓越大。
由于硅光電倍增管MPPC/SiPM的增益與過(guò)電壓成正比，溫度升高，晶格震動(dòng)加劇，載流子在獲得足夠大的加速能量之前撞擊晶格的概率增加，電離發(fā)生的難度提高，擊穿電壓變大。因此，如果反向偏壓不變，溫度升高會(huì)導(dǎo)致增益降低。
為了使得過(guò)電壓保持不變，需要根據(jù)這個(gè)溫度系數(shù)同時(shí)提高M(jìn)PPC/SiPM的工作電壓，從而穩(wěn)定MPPC/SiPM的增益。
二、如何對(duì)硅光電倍增管MPPC/SiPM進(jìn)行溫度偏壓補(bǔ)償？
濱松MPPC/SiPM的工作電壓溫度系數(shù)是用來(lái)維持增益不變的，溫度系數(shù)用每攝氏度改變反向偏壓量來(lái)表示，以下圖為例，溫度系數(shù)約為63 mV/℃。
在有溫度變化的地方使用MPPC/SiPM，比如戶外時(shí)，MPPC/SiPM輸出信號(hào)會(huì)隨溫度而變化。為了維持穩(wěn)定的增益，需要保持器件溫度恒定，或者根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)反向偏壓。
這個(gè)時(shí)候，我們根據(jù)溫度變化來(lái)相應(yīng)地補(bǔ)償偏壓的大小，就可以使得過(guò)電壓保持不變，進(jìn)而穩(wěn)定探測(cè)器的增益。
以濱松S13360-3050CS為例，如果不進(jìn)行溫度偏壓補(bǔ)償，MPPC/SiPM增益隨溫度升高而下降。濱松開(kāi)發(fā)出了自帶溫度偏壓補(bǔ)償功能的電源模塊，專門用來(lái)對(duì)MPPC/SiPM進(jìn)行溫度偏壓補(bǔ)償，例如C11204-01。
如下如所示，通過(guò)溫度偏壓補(bǔ)償之后，即使MPPC/SiPM在溫度跨度近60℃的條件下使用，其增益都可以保持非常穩(wěn)定的狀態(tài)。
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