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雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)工作在盖革模式下又被称作单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD),此条件下探测器具有高增益、低功耗、小体积等特点,可以快速分辨并响应单光子信号,现已被广泛地应用在单光子探测系统中。目前,单光子探测技术正在向集成大阵列方向发展,阵列的一致性探测成为重要性能指标。对于SPAD阵列击穿电压的非均匀性现象,淬灭接口电路的设计对单光子阵列探测系统的性能起着关键作用,同样也成为SPAD探测器与读出电路(Readout Integrated Circuit,ROIC)之间的重要桥梁。本文研究了 SPAD的探测原理与反向击穿电压的离散性问题,并针对大阵列中SPAD雪崩击穿电压非均匀性的特征,设计了一种SPAD偏压可微调的淬灭接口电路。利用4bit的数模转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)输出可变的模拟电压,对SPAD器件的阳极复位电压进行动态调节,达到器件过偏压均匀一致的效果,从而有效抑制了大阵列系统中SPAD击穿电压不均匀的影响,实现探测增益一致性检测。接口电路利用SPAD器件结电容以及阳极其他寄生电容感应雪崩电流,进而完成状态检测,响应速度足够满足弱光采样检测的需要。同时采用门控工作方式控制盖革模式SPAD的单帧最大工作时间以及相邻光子检测的最小死区时间,保证了电路工作的可靠性。在GSMC 0.18μm CMOS工艺条件下,本文完成了应用于单光子计数的SPAD偏压可微调淬灭接口电路的设计,通过了仿真及流片验证,前、后仿真结果均满足设计指标要求。芯片测试结果表明,本文设计的SPAD偏压可微调的接口淬灭电路可以实现对光子信号的感应以及对雪崩电流的淬灭功能,针对单像素SPAD接口电路关键参数的测试结果为:淬灭时间≤3ns,复位调节时间约为25ns。4bitDAC输出的电压范围为0.014V～1.227V,平均调节步长为80.57mV。主要设计指标达到预期设计要求,为解决SPAD阵列像素检测均匀一致性奠定了良好基础。