Fotodetektorlaryň şowhunyny nädip azaltmaly

Fotodetektorlaryň şowhunyny nädip azaltmaly

Fotodetektorlaryň şowhuny, esasan, şunlary öz içine alýar: tok şowhuny, termal şowhuny, atyş şowhuny, 1/f şowhuny we giň zolakly şowhuny we ş.m. Bu klassifikasiýa diňe deňeşdirme boýunça takmynandyr. Bu gezek biz fotodetektorlaryň çykyş signallaryna dürli şowhunyň täsirini hemmelere has gowy düşünmäge kömek etmek üçin has jikme-jik şowhunyň häsiýetlerini we klassifikasiýalaryny girizeris. Diňe şowhunyň çeşmelerini düşünmek arkaly fotodetektorlaryň şowhuny has gowy azaldyp we gowulandyryp bileris, şeýlelik bilen ulgamyň signal-şowhuna gatnaşygyny optimizirläp bileris.

Atyş şowhuny zarýad daşaýjylaryň diskret tebigaty sebäpli ýüze çykýan tötänleýin üýtgemedir. Esasanam fotoelektrik effektde, fotonlar elektron döretmek üçin fotosensitiw komponentlere urlanda, bu elektronlaryň döremegi tötänleýin bolýar we Puasson paýlanyşyna laýyk gelýär. Atyş şowhunyň spektral häsiýetnamalary tekiz we ýygylyk ululygyndan garaşsyzdyr, şonuň üçin oňa ak şowhun hem diýilýär. Matematiki düşündiriş: Atyş şowhunyň orta kwadrat (RMS) gymmaty aşakdaky ýaly beýan edilip bilner:

Olaryň arasynda:

e: Elektron zarýady (takmynan 1,6 × 10-19 kulon)

Idark: Garaňky tok

Δf: Geçiş giňligi

Atyş sesi toguň ululygyna proporsionaldyr we ähli ýygylyklarda durnuklydyr. Formulada Idark fotodiodyň garaňky tokuny görkezýär. Ýagny, ýagtylyk ýok wagty, fotodiod islenmeýän garaňky tok sesine eýe bolýar. Fotodetektoryň iň öň tarapyndaky içki ses hökmünde, garaňky tok näçe uly bolsa, fotodetektoryň sesi şonça-da uly bolýar. Garaňky tok fotodiodyň hereketlendiriji iş naprýaženiýesinden hem täsir edýär, ýagny hereketlendiriji iş naprýaženiýesi näçe uly bolsa, garaňky tok şonça-da uly bolýar. Şeýle-de bolsa, hereketlendiriji iş naprýaženiýesi fotodetektoryň birleşme kuwwatyna hem täsir edýär we şonuň bilen fotodetektoryň tizligine we geçirijilik ukybyna täsir edýär. Mundan başga-da, hereketlendiriji naprýaženiýesi näçe uly bolsa, tizlik we geçirijilik ukyby şonça-da uly bolýar. Şonuň üçin fotodiodlaryň hereketlendiriji sesi, garaňky tok we geçirijilik ukyby babatda taslama boýunça hakyky talaplara laýyklykda makul dizaýn amala aşyrylmalydyr.

2. 1/f Titreýän ses

1/f şowhuny, şeýle hem titräp duran şowhuny diýlip atlandyrylýar, esasan pes ýygylykly diapazonda ýüze çykýar we material kemçilikleri ýa-da ýüzüň arassalygy ýaly faktorlar bilen baglanyşyklydyr. Onuň spektral häsiýetnama diagrammasyndan, onuň kuwwatly spektral dykyzlygynyň ýokary ýygylykly diapazonda pes ýygylykly diapazona garanyňda ep-esli kiçidigini we ýygylygyň her 100 esse artmagy bilen spektral dykyzlyk şowhunyň çyzykly 10 esse azalýandygyny görmek bolýar. 1/f şowhunyň kuwwatly spektral dykyzlygy ýygylyga ters proporsionaldyr, ýagny:

Olaryň arasynda:

SI(f): Şowhun güýjüniň spektral dykyzlygy

I: Häzirki

f: Ýygylyk

1/f şowhuny pes ýygylykly diapazonda möhümdir we ýygylyk artdygyça gowşaýar. Bu häsiýet ony pes ýygylykly ulanylyşlarda päsgelçilikleriň esasy çeşmesine öwürýär. 1/f şowhuny we giň zolakly şowhuny esasan fotodetektoryň içindäki operasiýa güýçlendirijisiniň naprýaženiýe şowhunyndan gelip çykýar. Fotodetektorlaryň şowhuny täsir edýän başga-da köp şowhuny çeşmeleri bar, mysal üçin operasiýa güýçlendirijileriniň elektrik üpjünçiliginiň şowhuny, tok şowhuny we operasiýa güýçlendiriji zynjyrlarynyň güýçlendirme koeffisiýentindäki garşylyk ulgamynyň termal şowhuny.

3. Operasion güýçlendirijiniň naprýaženiýe we tok şowhuny: Naprýaženiýe we tok spektral dykyzlyklary aşakdaky suratda görkezilen:

Operatiw güýçlendiriji zynjyrlarda tok şowhuny faza içi tok şowhuny we ters tok şowhuny bölünýär. Faza içi tok şowhuny i+ çeşme içki garşylygy Rs arkaly akýar we deň naprýaženiýe şowhuny u1= i+*Rs döredýär. I- Ters tok şowhuny deň naprýaženiýe şowhuny u2= I-* R döretmek üçin güýçlendirme deň rezistor R arkaly akýar. Şeýlelik bilen, elektrik üpjünçiliginiň RS uly bolanda, tok şowhunyndan öwrülen naprýaženiýe şowhuny hem örän uly bolýar. Şonuň üçin, has gowy şowhuny optimizirlemek üçin, elektrik üpjünçiliginiň şowhuny (içki garşylygy goşmak bilen) hem optimizasiýa üçin esasy ugur bolup durýar. Tok şowhunyň spektral dykyzlygy ýygylyk üýtgemeleri bilen hem üýtgemeýär. Şonuň üçin, zynjyr tarapyndan güýçlendirilenden soň, ol, fotodiodyň garaňky togy ýaly, fotodetektoryň atyş şowhunyny hemmetaraplaýyn emele getirýär.

4. Operasion güýçlendiriji zynjyrynyň güýçlendirme (güýçlendirme koeffisiýenti) üçin garşylyk ulgamynyň termal şowhunyny aşakdaky formula arkaly hasaplap bolýar:

Olaryň arasynda:

k: Boltzmann sabitligi (1.38 × 10-23J/K)

T: Absolýut temperatura (K)

R: Garşylyk (ohm) termal şowhuny temperatura we garşylyk gymmaty bilen baglanyşyklydyr we onuň spektri tekizdir. Formuladan görlüp duran ýaly, güýçlendirme garşylyk gymmaty näçe uly bolsa, termal şowhuny hem şonça uly bolar. Geçiş zolagy näçe uly bolsa, termal şowhuny hem şonça uly bolar. Şonuň üçin, garşylyk gymmatynyň we geçirijilik zolagy gymmatynyň hem güýçlendirme talaplaryna, hem-de geçirijilik zolagy talaplaryna laýyk gelmegini, şeýle hem pes şowhuny ýa-da ýokary signal-şowhuny gatnaşygyny talap etmegini üpjün etmek üçin, ulgamyň ideal signal-şowhuny gatnaşygyna ýetmek üçin güýçlendirme rezistorlarynyň saýlanyşyny taslama talaplaryna esaslanyp üns bilen gözden geçirmek we bahalandyrmak gerek.

Gysgaça mazmun

Ses çykaryş tehnologiýasy fotodetektorlaryň we elektron enjamlaryň işini ýokarlandyrmakda möhüm rol oýnaýar. Ýokary takyklyk pes ses diýmekdir. Tehnologiýa has ýokary takyklygy talap edýändigi sebäpli, fotodetektorlaryň ses, signal-ses gatnaşygy we deň ses güýjüne bolan talaplar hem barha ýokarlanýar.