近年来，由于弱光探测技术的不断发展，新型光电探测器的研究和应用进入了一个新的阶段。光电探测器是弱光探测系统的核心基础部件，在核电站辐射测量及防护、医疗仪器、石油油田测井和地质勘探等领域被广泛应用。从20世纪50年代以来，人们在弱光探测的研究与应用中应用最广泛的光电探测器件是以真空管为基础的光电倍增管（简称PMT），这种探测器探测面积大，倍增增益高，可达到106~107的信号放大倍数，因而具有单光子探测能力。但由于这种器件是真空管结构，使得制作工艺十分复杂且成本昂贵，器件工作电压超过1 KV，体积大且对电磁的干扰非常敏感等缺点，使得人们开始寻找新的替代品进行弱光应用的研究。随着半导体行业的飞速发展，诸如PIN光电二极管、雪崩光电二极管，以及20世纪90年代出现的硅光电倍增管（简称SiPM）等半导体光敏探测器件的陆续出现，使得弱光探测领域掀起了一股半导体光电探测器件的发展高潮，其中SiPM被认为是最有潜力的一个。基于半导体标准CMOS工艺的新型光电倍增器，SiPM以盖革模式的浅结偏压二极管为基础，具有与 PMT相同量级的倍增增益，并且具有工作电压低、光子探测效率高、对磁场不敏感，与高密度阵列技术兼容等优点，近几年逐渐开始在许多领域得到应用，并逐步呈现取代PMT的趋势。　　本文设计并改进SiPM的器件结构，实现一种将来可运用在正电子发射断层成像设备（简称PET）中的高倍增增益、高光子探测效率的光电倍增器件。在SiPM的器件结构设计上，采用浅结反偏压雪崩二极管串联淬灭电阻的阵列结构，实现对微弱光信号的探测、转换与电信号的放大输出；在SiPM的器件结构优化上，采用高阻值多晶单元与深沟道隔离结构，实现SiPM对光信号的快速淬灭恢复以及降低内部自生光子的产生与传播，解决传统半导体光电倍增器件不能自主实现淬灭恢复的问题，同时极大减小了串扰噪声，增大了光子有效探测效率。