SPAD（单光子雪崩二极管）是一类具有反向偏置p-n结的固态光电探测器，在其中光生载流子可以通过碰撞电离机制而触发雪崩电流。SPAD能够检测低强度信号(低至单光子)。SPAD 作为光电检测的sensor器件，在DTOF中扮演模拟转数字的角色，即将模拟的光信号号转换为可以识别的数字信号，标记信号到来的时间。

单光子雪崩二极管（SPAD）可以探测单个光子，其探测的时间精度为皮秒（ps）。单像素SPAD已经广泛应用于天文学、流式细胞术、荧光寿命成像显微镜（FLIM）、粒度测定、量子计算、量子密钥分配和单分子检测。SPAD技术通过使用CMOS技术可实现SPAD阵列和图像传感器，能够以小型化和可扩展的方式增加SPAD像素的数量。

与传统光电二极管相比，SPAD在盖革模式下工作在击穿电压之上，这允许二极管产生相当大的输出信号，因此可以检测极其微弱的光子信号。由于导致信号放大的雪崩效应非常快，SPAD的定时分辨率在皮秒范围，因此SPAD被广泛用于光子到达时间测量和直接飞行时间测量。

ü  增益高

ü  高时间分辨率

ü  单光子探测

ü  低噪声

ü  高探测效率

SPAD单光子探测器广泛应用于激光雷达、激光测距、激光传感、3D成像、微光夜视、荧光等光谱分析、无人机定高和避障、扫地机和AGV避障、loT等领域等领域。例如在汽车领域的应用包括高级驾驶员辅助系统（ADAS）和全自动驾驶汽车。例如在物流领域，可以从使用激光雷达技术快速测量散装货物的形状和体积中受益。采用IR照明的LiDAR系统也可以在黑暗中操作，特别适合于特种场景监控。

ü 微光夜视

ü  时间相关光谱学

ü  荧光寿命显微镜

ü  正电子发射断层扫描（PET）