在本文中，我们提出了一种改进的单光子雪崩二极管电路模型，没有任何收敛问题。 设备仿真基于Orcad PSpice，所有采用的组件均可在软件的标准库中找到。 特别地，采用直觉和简单的压控电流源来表征静态行为，与传统模型相比，它可以更好地表示电压-电流关系，并降低了仿真的计算复杂性。 派生工具可以实现SPAD的自我维持，自我抑制和恢复过程。 仿真结果表明该模型可以很好地模拟SPAD的雪崩过程。

雪崩二极管原理 雪崩二极管是利用半导体PN结中的雪崩倍增效应及载流子的渡越时间效应产生微波振荡的半导体器件。如果在二极管两端加上足够大的反向电压，使得空间电荷区展宽，从N+P结处一直展宽到IP+结处。整个空间电荷区的电场在N+P处最大。假定在N+P结附近一个小区域内，电场强度超过了击穿电场，则在这个区域内就发生雪崩击穿。发生雪崩击穿的这一区域称为雪崩区。在雪崩区以外，由于电场强度较低，因而不发生雪崩击穿。载流子只在电场作用下以一定的速度作漂移运动。载流子作漂移运动的区域称为漂移区。载流子通过漂移区所需要的时间称作渡越时间。下面来分析一下雪崩二极管产生微波振荡的过程。 如果在二极管上所加的反向电压上迭加上一个交变电压。在交变电压正半周内，雪崩区中的电场大到足以发生碰撞电离而产生大量的电子一空穴对。其中电子很快被电场扫入N+区，而空穴则以一定速度进入漂移区。进入漂移区的雪崩电流变化情况。随着交变电压的增大，进入漂移区的雪崩电流将迅速增大。当交变电压从最大值逐步减小时，雪崩电流不但没有减小反而继续增大。而且可以看出，当交变电压减小到零时，雪崩电流达到最大值。这是因为由于雪崩现象所产生的电