单光子探测技术是一种极弱光探测技术，在高能物理、天文观测、高速现象检测、光谱能量、非破坏性物质分析、大气污染、生物发光、量子密钥分发系统、国土安全与监测、军事视觉与导航、精密分析与光时域反射等领域有着广泛的应用，所以单光子探测技术成为国内外研究的热点。在单光子探测技术领域内，国际上主要发展方向是开展阵列单光子探测技术及其应用研究，其中，单光子阵列读取电路是关键技术之一。在可见光单光子探测方面，由于可见光单光子探测器件是采用硅基材料，与常规微电子集成工艺相兼容，因此成为国际上研究热点之一。然而，近红外单光子探测器是采用InGaAs材料，与常规微电子集成工艺难于兼容，并且这种材料研制的器件存在较高的暗计数率，且后脉冲影响较大，因此，研制适宜于近红外单光子探测器的阵列读取电路具有较大的难度。国际上以林肯国家实验室为首研制的近红外阵列单光子读取电路由于应用领域的敏感性，在文献上无法调研到相关关键研究技术，因此，需要自主实现这方面的技术创新研究。　　本论文为突破近红外阵列单光子读取电路集成关键技术，开展了以下几方面的探索研究:　　首先，在理论上分析近红外单光子器件的物理模型，使用等效电路模型分析了结电容和寄生电容对读取电路的影响，研究了限流电阻、结电阻和击穿电压对雪崩信号的影响。另外，在理论上研究了近红外读取电路模型，主要研究了雪崩信号熄灭和器件恢复方法研究，开展主动和被动熄灭电路特性及主动和被动恢复电路特性的研究。并针对不同的应用需求，分析了不同读取电路的特点。　　其次，在理论分析的基础上，开展基于OrCAD Pspice仿真平台，研究了器件参数对不同读取电路的特性分析。主要包括被动熄灭电路、主动熄灭电路、被动恢复电路和主动恢复电路原理仿真。在此基础上，重点研究了有源熄灭主动恢复读取电路原理仿真。　　最后，在上述研究的基础上，完成了单光子读取电路理论和原理仿真分析，为阵列单光子读取电路集成研究奠定必要的理论和仿真分析基础。为了实现阵列单光子读取电路集成探索研究，基于L35P0.35um CMOS微电子加工工艺，采用PMOS、NMOS和阻容元件完成了单光子阵列读取电路的原理性芯片研究，重点完成了4×4有源淬灭主动恢复读取原理芯片设计。　　通过上述理论研究、仿真分析和芯片设计，初步探索了适宜于近红外单光子阵列读取芯片的原理性设计。