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本发明公开了一种带有深N阱的NP型CMOS雪崩光电二极管，包括P型衬底、设置于P型衬底上的N阱层及雪崩区，所述雪崩区设置于所述P型衬底和N阱之间构成PN结，在P型衬底和雪崩区之间还设置有光吸收层，所述光吸收层为设置于P型衬底层上的深N阱，所述深N阱的掺杂浓度大于P型衬底层的掺杂浓度；本发明提高了雪崩光电二极管器件的速率、频率响应和带宽。

本发明请求保护一种CMOS SPAD器件的等效电路，主要包括P+/中心N阱结阻抗、器件内部两侧的P+/N阱结阻抗、中心N阱/P衬底结阻抗、焊盘阻抗等。在等效电路中加入电流源是为了模拟光生载流子在器件内部的运动情况，其中，P+/中心N阱结的阻抗可以分为倍增区阻抗和漂移区阻抗，Ra、La、Rl代表倍增区阻抗，Rd、Rs代表漂移区阻抗。由于倍增区的交流传导电流相对于交流电压有一个90°的相位延迟引起的，所以在倍增区中存在电感La元件；电容C代表P+/中心N阱的结电容。器件内部两侧的P+/N阱结阻抗采用电容Cp+/n‑well和电阻Rp+/n‑well串联的方式代替，在中心N阱/P衬底结阻抗中除了包括N阱区域电阻Rwell、和中心N阱/P衬底结电容Csub1，还加入了并联方式的电容Csub2和电阻Rsub。

本发明请求保护一种工作在可见光波段的高带宽CMOS APD光电器件，包括P衬底，其还包括堆积于所述P衬底上的两个深N阱，所述深N阱上堆积有两个P阱层，在每个P阱层上分别堆积有一个N+层和P+层，将重掺杂的N+层与轻掺杂的P阱层形成PN结，即形成雪崩区，包括第一雪崩区和第二雪崩区，并设置两个光照窗口，当光源射入器件内部被光吸收区吸收时，产生光生载流子，光生载流子在电场作用下运动到第一雪崩区以及第二雪崩区参与倍增；还将所述所述P阱层的间隙两端加入STI保护环。该设计技术从PN结以及耗尽区尺寸两方面进行设计，降低器件的暗电流，提高其带宽。

本发明请求保护一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管，包括衬底，在所述衬底上设有短波透光窗口，在所述衬底一侧设有n电极,另一侧设有腐蚀截止层,在所述腐蚀截止层上依次设有InGaAs标准波长吸收层、长波吸收层、渐变层、电荷层、倍增层以及钝化层。在所述倍增层内设有阶梯型PN结,而在所述倍增层另一侧设有p电极和钝化层。所述p电极和阶梯型PN结、以及透光窗口三者处于同一轴线上。本发明采用长波吸收层对1700nm‑1800nm波长的光子进行吸收，同时通过衬底上的透光窗口，防止760nm‑900nm波段光子在衬底材料中被吸收。将InGaAs单光子雪崩光电二极管的响应波长范围从900nm‑1700nm拓展到760nm‑1800nm，为该波段范围内提供了单个光子的探测灵敏度。