Kif tnaqqas l-istorbju tal-fotoditekters

Kif tnaqqas l-istorbju tal-fotoditekters

L-istorbju tal-fotoditekters jinkludi prinċipalment: storbju tal-kurrent, storbju termali, storbju tal-isparar, storbju 1/f u storbju ta' medda wiesgħa, eċċ. Din il-klassifikazzjoni hija biss waħda relattivament approssimattiva. Din id-darba, se nintroduċu karatteristiċi u klassifikazzjonijiet tal-istorbju aktar dettaljati biex ngħinu lil kulħadd jifhem aħjar l-impatt ta' diversi tipi ta' storbju fuq is-sinjali tal-ħruġ tal-fotoditekters. Huwa biss billi nifhmu s-sorsi tal-istorbju li nistgħu nnaqqsu u ntejbu aħjar l-istorbju tal-fotoditekters, u b'hekk nottimizzaw il-proporzjon sinjal-ħoss tas-sistema.

L-istorbju tat-tiri huwa varjazzjoni każwali kkawżata min-natura diskreta tat-trasportaturi tal-ċarġ. Speċjalment fl-effett fotoelettriku, meta l-fotoni jolqtu komponenti fotosensittivi biex jiġġeneraw elettroni, il-ġenerazzjoni ta' dawn l-elettroni hija każwali u tikkonforma mad-distribuzzjoni ta' Poisson. Il-karatteristiċi spettrali tal-istorbju tat-tiri huma ċatti u indipendenti mill-kobor tal-frekwenza, u għalhekk jissejjaħ ukoll storbju abjad. Deskrizzjoni matematika: Il-valur tal-għerq medju kwadratiku (RMS) tal-istorbju tat-tiri jista' jiġi espress bħala:

Fosthom:

e: Ċarġ elettroniku (madwar 1.6 × 10-19 coulombs)

Idark: Kurrent skur

Δf: Wisa' tal-banda

L-istorbju tat-tir huwa proporzjonali għall-kobor tal-kurrent u huwa stabbli fil-frekwenzi kollha. Fil-formula, Idark jirrappreżenta l-kurrent skur tal-fotodijodu. Jiġifieri, fin-nuqqas ta' dawl, il-fotodijodu għandu storbju ta' kurrent skur mhux mixtieq. Peress li l-istorbju huwa inerenti fit-tarf ta' quddiem tal-fotodijodu, iktar ma jkun kbir il-kurrent skur, iktar ikun kbir l-istorbju tal-fotodijodu. Il-kurrent skur huwa affettwat ukoll mill-vultaġġ operattiv tal-polarizzazzjoni tal-fotodijodu, jiġifieri, iktar ma jkun kbir il-vultaġġ operattiv tal-polarizzazzjoni, iktar ikun kbir il-kurrent skur. Madankollu, il-vultaġġ operattiv tal-polarizzazzjoni jaffettwa wkoll il-kapaċitanza tal-junction tal-fotodijodu, u b'hekk jinfluwenza l-veloċità u l-bandwidth tal-fotodijodu. Barra minn hekk, iktar ma jkun kbir il-vultaġġ tal-polarizzazzjoni, iktar ikunu kbar il-veloċità u l-bandwidth. Għalhekk, f'termini tal-istorbju tat-tir, il-kurrent skur u l-prestazzjoni tal-bandwidth tal-fotodijodi, għandu jsir disinn raġonevoli skont ir-rekwiżiti attwali tal-proġett.

2. Storbju ta' teptip ta' 1/f

L-istorbju 1/f, magħruf ukoll bħala storbju ta' teptip, iseħħ prinċipalment fil-medda ta' frekwenza baxxa u huwa relatat ma' fatturi bħal difetti fil-materjal jew indafa tal-wiċċ. Mid-dijagramma tal-karatteristika spettrali tiegħu, jista' jidher li d-densità spettrali tal-qawwa tiegħu hija sinifikament iżgħar fil-medda ta' frekwenza għolja milli fil-medda ta' frekwenza baxxa, u għal kull żieda ta' 100 darba fil-frekwenza, l-istorbju tad-densità spettrali jonqos linearment b'10 darbiet. Id-densità spettrali tal-qawwa tal-istorbju 1/f hija inversament proporzjonali għall-frekwenza, jiġifieri:

Fosthom:

SI(f): Densità spettrali tal-qawwa tal-istorbju

Jiena: Kurrenti

f: Frekwenza

L-istorbju 1/f huwa sinifikanti fil-medda ta' frekwenza baxxa u jiddgħajjef hekk kif tiżdied il-frekwenza. Din il-karatteristika tagħmilha sors ewlieni ta' interferenza f'applikazzjonijiet ta' frekwenza baxxa. L-istorbju 1/f u l-istorbju tal-medda wiesgħa jiġu prinċipalment mill-istorbju tal-vultaġġ tal-amplifikatur operazzjonali ġewwa l-fotoditekter. Hemm ħafna sorsi oħra ta' storbju li jaffettwaw l-istorbju tal-fotoditekters, bħall-istorbju tal-provvista tal-enerġija tal-amplifikaturi operazzjonali, l-istorbju tal-kurrent, u l-istorbju termali tan-netwerk tar-reżistenza fil-qligħ taċ-ċirkwiti tal-amplifikatur operazzjonali.

3. Storbju tal-vultaġġ u tal-kurrent tal-amplifikatur operazzjonali: Id-densitajiet spettrali tal-vultaġġ u tal-kurrent huma murija fil-figura li ġejja:

Fiċ-ċirkwiti tal-amplifikatur operazzjonali, l-istorbju tal-kurrent huwa maqsum fi storbju tal-kurrent fil-fażi u storbju tal-kurrent invertenti. L-istorbju tal-kurrent fil-fażi i+ jiċċirkola mir-reżistenza interna tas-sors Rs, u jiġġenera storbju tal-vultaġġ ekwivalenti u1 = i+*Rs. L-istorbju tal-kurrent invertenti I- jiċċirkola mir-reżistur ekwivalenti tal-qligħ R biex jiġġenera storbju tal-vultaġġ ekwivalenti u2 = I-* R. Għalhekk, meta l-RS tal-provvista tal-enerġija jkun kbir, l-istorbju tal-vultaġġ ikkonvertit mill-istorbju tal-kurrent ikun ukoll kbir ħafna. Għalhekk, biex jiġi ottimizzat għal storbju aħjar, l-istorbju tal-provvista tal-enerġija (inkluża r-reżistenza interna) huwa wkoll direzzjoni ewlenija għall-ottimizzazzjoni. Id-densità spettrali tal-istorbju tal-kurrent lanqas ma tinbidilx mal-varjazzjonijiet tal-frekwenza. Għalhekk, wara li jiġi amplifikat miċ-ċirkwit, dan, bħall-kurrent skur tal-fotodijodu, jifforma b'mod komprensiv l-istorbju tal-isparatura tal-fotoditekter.

4. L-istorbju termali tan-netwerk tar-reżistenza għall-qligħ (fattur ta' amplifikazzjoni) taċ-ċirkwit tal-amplifikatur operazzjonali jista' jiġi kkalkulat bl-użu tal-formula li ġejja:

Fosthom:

k: Il-kostanti ta' Boltzmann (1.38 × 10-23J/K)

T: Temperatura Assoluta (K)

R: Ir-reżistenza (ohms) l-istorbju termali huwa relatat mat-temperatura u l-valur tar-reżistenza, u l-ispettru tiegħu huwa ċatt. Mill-formula jidher li iktar ma jkun kbir il-valur tar-reżistenza tal-qligħ, iktar ikun kbir l-istorbju termali. Iktar ma jkun kbir il-bandwidth, iktar ikun kbir l-istorbju termali wkoll. Għalhekk, biex jiġi żgurat li l-valur tar-reżistenza u l-valur tal-bandwidth jissodisfaw kemm ir-rekwiżiti tal-qligħ kif ukoll ir-rekwiżiti tal-bandwidth, u fl-aħħar mill-aħħar jeħtieġu wkoll proporzjon sinjal-ħoss baxx jew għoli, l-għażla tar-resistors tal-qligħ trid tiġi kkunsidrata u evalwata bir-reqqa abbażi tar-rekwiżiti attwali tal-proġett biex jinkiseb il-proporzjon sinjal-ħoss ideali tas-sistema.

Sommarju

It-teknoloġija tat-titjib tal-istorbju għandha rwol sinifikanti fit-titjib tal-prestazzjoni tal-fotoditekters u l-apparati elettroniċi. Preċiżjoni għolja tfisser storbju baxx. Hekk kif it-teknoloġija titlob preċiżjoni ogħla, ir-rekwiżiti għall-istorbju, il-proporzjon sinjal-storbju, u l-qawwa tal-istorbju ekwivalenti tal-fotoditekters qed isiru wkoll dejjem ogħla.