硅光电倍增器，实现突破

近日，中广核核技术发展有限公司旗下中京光电打造的SiPM封装产线成功通线，并提前达成器件良率超90%的目标，标志着国内高性能SiPM产品实现关键自主化，成功打破国外长期垄断局面。

SiPM作为核心光电转换器件，因其高灵敏度、低噪声、低功耗等显著优势，在核医疗影像、核测控装备、高能物理研究、生物科学等前沿领域应用广泛，潜力巨大。此前，国内SiPM市场长期被国外企业主导，实现相关核心元器件自主可控已被明确列入国家《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024-2026）》。

为攻克这一技术，中广核技携手北京师范大学共同设立中京光电，以完全拥有自主知识产权的外延电阻淬灭（EQR）SiPM、位置灵敏SiPM等核心技术为抓手，积极推动科技成果转化。此次产线成功通线及高良率目标的达成，有效填补了国内高性能SiPM产品的空白，为产业链安全稳定提供了有力保障。

中京光电总经理王晓峰表示，“半导体光敏传感器量产对环境和工艺要求极为严苛，为此，公司斥资建设了最高达百级的高标准洁净厂房，并自主设计、建设了集标准化工艺生产、质量控制等功能于一体的高水平封装产线。”

据悉，该产线已顺利通过欧盟RoHS认证，并即将通过ISO三标体系认证，为后续产品大规模应用和市场拓展奠定了坚实基础。

王晓峰表示，将紧密围绕市场需求和客户反馈，持续优化提升SiPM产品性能。目前正全力推进在相关领域的市场拓展工作，着力构建核心竞争力，形成自我滚动发展能力，为推动我国高端装备的自主化、国产化进程，保障产业链韧性与安全注入新动能。

硅光电倍增器是什么

硅光电倍增管是固态光电探测器，能够将吸收的光子转换为包含105到106个电子的几十纳秒长的电流脉冲。SiPM的增益与光电倍增管（PMT）相当，但与PMT相比，SiPM具有工作电压低、抗磁场、结构坚固耐用、尺寸小等优势。因此，SiPM正在低光应用中逐步取代PMT，如正电子发射断层扫描（PET）、激光雷达（LIDAR）和高能物理中的辐射探测等。

SiPM是像素化器件，每个像素（微单元）由一个雪崩光电二极管（APD）和一个淬灭电阻（RQ）串联组成。所有微单元并联连接，形成两个端子：阳极和阴极。在实际应用中，相同尺寸的微单元排列成矩形阵列。微单元尺寸从10μm到100μm不等，每个器件的微单元数量从数百到数万不等。SiPM的有效面积范围从1mm2到6mm2，光谱响应从紫外到红外，在可见光（400nm-500nm）区域达到峰值。

SiPM的外部偏置电压使每个APD的电压高于其击穿电压，使APD工作在盖革模式。偏置电压与击穿电压的差值称为过压，是控制器件工作的主要可调参数。当SiPM吸收光子时，产生的电荷载流子（根据结构不同为电子或空穴）可在p+-n+结构的增益区域（图中灰色椭圆）触发雪崩。雪崩可产生105-106个载流子，构成了增益。淬灭电阻的作用是将APD恢复到盖革模式。

SiPM的增益与过压和结电容值成正比。尽管SiPM是像素化器件，但它不是图像传感器，不像CCD那样存储电荷。它是一种模拟器件，产生实时测量的时变输出信号，其关键参数包括击穿电压、增益与过压的关系、光子检测效率、串扰概率、余脉冲概率和暗计数率。