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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Byungchoul</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Choi,&#x20;Hyun-Seung</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Jeong,&#x20;Jinwoong</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Taewoo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Myung-Jae</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Chae,&#x20;Youngcheol</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T08:30:37Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T08:30:37Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2023-10-14</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2023-11</dcvalue>
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<dcvalue element="description" qualifier="abstract">This&#x20;article&#x20;presents&#x20;a&#x20;400&#x20;x&#x20;200&#x20;single-photon&#x20;avalanche&#x20;diode&#x20;(SPAD)&#x20;X-ray&#x20;detector&#x20;that&#x20;supports&#x20;seamless&#x20;global&#x20;shutter&#x20;operation.&#x20;The&#x20;pixel&#x20;consists&#x20;of&#x20;an&#x20;SPAD&#x20;with&#x20;two&#x20;time-encoded&#x20;extrapolation&#x20;counters.&#x20;For&#x20;use&#x20;under&#x20;low&#x20;X-ray&#x20;dose&#x20;conditions,&#x20;the&#x20;pixels&#x20;and&#x20;readout&#x20;circuitry&#x20;operate&#x20;in&#x20;a&#x20;fully&#x20;digital&#x20;manner,&#x20;avoiding&#x20;the&#x20;noise&#x20;penalty&#x20;of&#x20;the&#x20;readout.&#x20;Under&#x20;high&#x20;X-ray&#x20;dose&#x20;conditions,&#x20;the&#x20;proposed&#x20;counter&#x20;operates&#x20;in&#x20;the&#x20;extrapolation&#x20;mode&#x20;and&#x20;thus&#x20;achieves&#x20;a&#x20;high&#x20;dynamic&#x20;range&#x20;(HDR),&#x20;while&#x20;reducing&#x20;the&#x20;counter&amp;apos;s&#x20;power&#x20;consumption.&#x20;This&#x20;is&#x20;achieved&#x20;by&#x20;capturing&#x20;the&#x20;time&#x20;of&#x20;the&#x20;counter&#x20;overflow&#x20;(T-OF)&#x20;and&#x20;expanding&#x20;the&#x20;counter&#x20;depth&#x20;by&#x20;the&#x20;ratio&#x20;between&#x20;the&#x20;integration&#x20;time&#x20;(T-INT)&#x20;and&#x20;T-OF.&#x20;To&#x20;reconstruct&#x20;T-OF,&#x20;a&#x20;phi(GCLK)&#x20;signal&#x20;is&#x20;distributed&#x20;during&#x20;T-INT&#x20;and&#x20;accumulated&#x20;from&#x20;T-OF&#x20;to&#x20;the&#x20;end&#x20;of&#x20;T-INT&#x20;by&#x20;reusing&#x20;the&#x20;counter.&#x20;This&#x20;only&#x20;requires&#x20;distribution&#x20;of&#x20;the&#x20;phi(GCLK)&#x20;across&#x20;the&#x20;pixel&#x20;array.&#x20;Furthermore,&#x20;seamless&#x20;global&#x20;shutter&#x20;operation&#x20;is&#x20;realized&#x20;through&#x20;the&#x20;use&#x20;of&#x20;two&#x20;counters,&#x20;which&#x20;achieves&#x20;a&#x20;100%&#x20;temporal&#x20;aperture&#x20;for&#x20;the&#x20;X-ray&#x20;photon.&#x20;The&#x20;proposed&#x20;X-ray&#x20;detector&#x20;is&#x20;implemented&#x20;in&#x20;a&#x20;1P5M&#x20;65-nm&#x20;CMOS&#x20;process.&#x20;To&#x20;be&#x20;used&#x20;for&#x20;both&#x20;medical&#x20;diagnosis&#x20;and&#x20;industrial&#x20;inspection,&#x20;the&#x20;pixel&#x20;pitch&#x20;is&#x20;selected&#x20;as&#x20;49.5&#x20;mu&#x20;m.&#x20;The&#x20;400&#x20;x&#x20;200&#x20;detector&#x20;achieves&#x20;a&#x20;dynamic&#x20;range&#x20;(DR)&#x20;of&#x20;113.3&#x20;dB,&#x20;while&#x20;consuming&#x20;only&#x20;127.2&#x20;mW.&#x20;Compared&#x20;with&#x20;previous&#x20;X-ray&#x20;detectors,&#x20;the&#x20;proposed&#x20;detector&#x20;exhibits&#x20;a&#x20;24.9-dB&#x20;improvement&#x20;in&#x20;DR.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Institute&#x20;of&#x20;Electrical&#x20;and&#x20;Electronics&#x20;Engineers</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">A&#x20;113.3-dB&#x20;Dynamic&#x20;Range&#x20;600&#x20;Frames&#x2F;s&#x20;SPAD&#x20;X-Ray&#x20;Detector&#x20;With&#x20;Seamless&#x20;Global&#x20;Shutter&#x20;and&#x20;Time-Encoded&#x20;Extrapolation&#x20;Counter</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1109&#x2F;JSSC.2023.3302849</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">IEEE&#x20;Journal&#x20;of&#x20;Solid-State&#x20;Circuits,&#x20;v.58,&#x20;no.11,&#x20;pp.2965&#x20;-&#x20;2975</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">IEEE&#x20;Journal&#x20;of&#x20;Solid-State&#x20;Circuits</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="volume">58</dcvalue>
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