Kijan pou diminye bri fotodetektè yo

Kijan pou diminye bri fotodetektè yo

Bri fotodetektè yo sitou gen ladan: bri kouran, bri tèmik, bri iklan, bri 1/f ak bri laj bann, elatriye. Klasifikasyon sa a se sèlman yon klasifikasyon relativman brit. Fwa sa a, nou pral prezante karakteristik bri ak klasifikasyon ki pi detaye pou ede tout moun pi byen konprann enpak divès kalite bri sou siyal pwodiksyon fotodetektè yo. Se sèlman lè nou konprann sous bri yo nou ka pi byen diminye epi amelyore bri fotodetektè yo, kidonk optimize rapò siyal-bri sistèm nan.

Bri kout bal se yon varyasyon o aza ki koze pa nati diskrè transpòtè chaj yo. Espesyalman nan efè fotoelektrik la, lè foton yo frape konpozan fotosansib pou jenere elektwon, jenerasyon elektwon sa yo se o aza epi li konfòm ak distribisyon Poisson an. Karakteristik espektral bri kout bal yo plat epi yo endepandan de mayitid frekans, e konsa yo rele li tou bri blan. Deskripsyon matematik: Valè mwayèn kare rasin (RMS) bri kout bal la ka eksprime kòm:

Pami yo:

e: Chaj elektwonik (apeprè 1.6 × 10-19 koulomb)

Idark: Kouran nwa

Δf: Pleasant

Bri kout pwen an pwopòsyonèl ak mayitid kouran an epi li estab nan tout frekans yo. Nan fòmil la, Idark reprezante kouran fènwa fotodyòd la. Sa vle di, lè pa gen limyè, fotodyòd la gen yon bri kouran fènwa endezirab. Kòm bri ki genyen nan devan fotodetektè a, plis kouran fènwa a gwo, se plis bri fotodetektè a gwo. Kouran fènwa a afekte tou pa vòltaj fonksyònman polarizasyon fotodyòd la, sa vle di, plis vòltaj fonksyònman polarizasyon an gwo, se plis kouran fènwa a gwo. Sepandan, vòltaj fonksyònman polarizasyon an afekte tou kapasitans jonksyon fotodetektè a, kidonk enfliyanse vitès ak Pleasant fotodetektè a. Anplis, plis vòltaj polarizasyon an gwo, se plis vitès ak Pleasant la gwo. Se poutèt sa, an tèm de bri kout pwen, pèfòmans kouran fènwa ak Pleasant fotodyòd yo, yo ta dwe fè yon konsepsyon rezonab dapre egzijans pwojè aktyèl la.

2. Bri tranbleman 1/f

Bri 1/f, ke yo rele tou bri flicker, rive sitou nan ranje ba-frekans epi li gen rapò ak faktè tankou domaj materyèl oswa pwòpte sifas. Nan dyagram karakteristik espektral li a, nou ka wè ke dansite espektral puisans li siyifikativman pi piti nan ranje wo-frekans pase nan ranje ba-frekans, epi pou chak ogmantasyon 100 fwa nan frekans, bri dansite espektral la diminye lineyèman pa 10 fwa. Dansite espektral puisans bri 1/f la enversman pwopòsyonèl ak frekans lan, sa vle di:

Pami yo:

SI(f) : Dansite espektral pouvwa bri

Mwen: Kouran

f: Frekans

Bri 1/f la enpòtan nan seri frekans ki ba epi li febli lè frekans lan ogmante. Karakteristik sa a fè li yon sous entèferans enpòtan nan aplikasyon ki ba frekans. Bri 1/f ak bri laj bann soti sitou nan bri vòltaj anplifikatè operasyonèl ki andedan fotodetektè a. Gen anpil lòt sous bri ki afekte bri fotodetektè yo, tankou bri ekipman pou pouvwa anplifikatè operasyonèl yo, bri kouran, ak bri tèmik rezo rezistans nan gen sikwi anplifikatè operasyonèl yo.

3. Bri vòltaj ak kouran anplifikatè operasyonèl la: Dansite espektral vòltaj ak kouran yo montre nan figi sa a:

Nan sikui anplifikatè operasyonèl yo, bri kouran an divize an bri kouran an faz ak bri kouran envèsis. Bri kouran an faz i+ la ap koule nan rezistans entèn sous la Rs, sa ki jenere yon bri vòltaj ekivalan u1= i+*Rs. Bri kouran envèsis I- ap koule nan rezistans ekivalan gen R a pou jenere bri vòltaj ekivalan u2= I-* R. Kidonk, lè RS ekipman pouvwa a gwo, bri vòltaj ki konvèti soti nan bri kouran an trè gwo tou. Se poutèt sa, pou optimize pou pi bon bri, bri ekipman pouvwa a (ki gen ladan rezistans entèn) se tou yon direksyon kle pou optimize. Dansite espektral bri kouran an pa chanje ak varyasyon frekans tou. Se poutèt sa, apre sikui a fin anplifye li, li, tankou kouran nwa fotodyòd la, fòme nèt bri kout fotodetektè a.

4. Bri tèmik rezo rezistans lan pou genyen (faktè anplifikasyon) sikwi anplifikatè operasyonèl la ka kalkile lè l sèvi avèk fòmil sa a:

Pami yo:

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

T: Tanperati absoli (K)

R: Bri tèmik rezistans (ohm) gen rapò ak tanperati a ak valè rezistans lan, epi spectre li plat. Nou ka wè nan fòmil la ke pi gwo valè rezistans genyen an, se pi gwo bri tèmik la. Plis Pleasant lan gwo, se pi gwo bri tèmik la ap ye tou. Se poutèt sa, pou asire ke valè rezistans lan ak valè Pleasant lan satisfè tou de egzijans genyen yo ak egzijans Pleasant lan, epi finalman mande tou pou yon rapò siyal-bri ki ba oswa yon rapò siyal-bri ki wo, seleksyon rezistans genyen yo bezwen konsidere ak evalye ak anpil atansyon ki baze sou egzijans pwojè aktyèl la pou reyalize rapò siyal-bri ideyal sistèm nan.

Rezime

Teknoloji amelyorasyon bri jwe yon wòl enpòtan nan amelyore pèfòmans fotodetektè ak aparèy elektwonik yo. Gwo presizyon vle di mwens bri. Kòm teknoloji mande plis presizyon, egzijans pou bri, rapò siyal-bri, ak puisans bri ekivalan fotodetektè yo ap vin pi wo tou.