Чӣ тавр садои фотодетекторҳоро кам кардан мумкин аст

Чӣ тавр садои фотодетекторҳоро кам кардан мумкин аст

Садои фотодетекторҳо асосан инҳоро дар бар мегиранд: садои ҷараён, садои гармӣ, садои тирпарронӣ, садои 1/f ва садои паҳнбасомад ва ғайра. Ин таснифот танҳо нисбатан тахминӣ аст. Ин дафъа мо хусусиятҳои муфассалтар ва таснифоти садоро муаррифӣ хоҳем кард, то ба ҳама дар фаҳмидани таъсири намудҳои гуногуни садо ба сигналҳои баромади фотодетекторҳо кӯмак расонем. Танҳо бо фаҳмидани манбаъҳои садо, мо метавонем садои фотодетекторҳоро беҳтар кам ва беҳтар кунем ва бо ин васила таносуби сигнал ба садои системаро беҳтар созем.

Садои тир як ноустувории тасодуфӣ аст, ки аз сабаби хусусияти дискретии интиқолдиҳандагони заряд ба вуҷуд меояд. Хусусан дар эффекти фотоэлектрикӣ, вақте ки фотонҳо ба ҷузъҳои фотоҳассос бархӯрда, электронҳоро тавлид мекунанд, тавлиди ин электронҳо тасодуфӣ аст ва ба тақсимоти Пуассон мувофиқат мекунад. Хусусиятҳои спектралии садои тир ҳамвор ва аз бузургии басомад мустақил мебошанд ва аз ин рӯ, онро садои сафед низ меноманд. Тавсифи математикӣ: Қимати миёнаи квадратии реша (RMS)-и садои тирро метавон чунин ифода кард:

Дар байни онҳо:

e: Заряди электронӣ (тақрибан 1.6 × 10-19 кулон)

Идарк: Ҷараёни торик

Δf: Паҳнои банд

Садои тир ба бузургии ҷараён мутаносиб аст ва дар ҳама басомадҳо устувор аст. Дар формула, Idark ҷараёни торикии фотодиодро ифода мекунад. Яъне, дар сурати набудани рӯшноӣ, фотодиод садои номатлуби ҷараёни торик дорад. Ҳамчун садои дохилӣ дар охири пеши фотодетектор, ҳар қадар ҷараёни торик калонтар бошад, садои фотодетектор ҳамон қадар зиёд мешавад. Ҷараёни торик инчунин аз шиддати кори ғаразноки фотодиод таъсир мегирад, яъне ҳар қадар шиддати кори ғаразнок калонтар бошад, ҷараёни торик ҳамон қадар зиёд мешавад. Аммо, шиддати кори ғаразнок инчунин ба иқтидори пайванди фотодетектор таъсир мерасонад ва бо ин роҳ ба суръат ва паҳнои банди фотодетектор таъсир мерасонад. Ғайр аз ин, ҳар қадар шиддати ғаразнок калонтар бошад, суръат ва паҳнои банди он ҳамон қадар зиёд мешавад. Аз ин рӯ, аз ҷиҳати садои тир, ҷараёни торик ва паҳнои банди фотодиодҳо, тарҳи оқилона бояд мувофиқи талаботи воқеии лоиҳа анҷом дода шавад.

2. Садои ларзиши 1/f

Садои 1/f, ки онро садои ларзиш низ меноманд, асосан дар диапазони басомади паст ба амал меояд ва бо омилҳо ба монанди нуқсонҳои мавод ё тозагии сатҳ алоқаманд аст. Аз диаграммаи хосиятҳои спектрии он дида мешавад, ки зичии спектрии қувваи он дар диапазони басомади баланд нисбат ба диапазони басомади паст хеле камтар аст ва бо ҳар 100 маротиба афзоиши басомад, садои зичии спектрӣ ба таври хаттӣ 10 маротиба кам мешавад. Зичии спектрии қувваи садои 1/f ба басомад мутаносибан баръакс аст, яъне:

Дар байни онҳо:

SI(f): Зичии спектралии қувваи садо

Ман: ҷорӣ

f: Басомад

Садои 1/f дар диапазони басомади паст назаррас аст ва бо афзоиши басомад суст мешавад. Ин хусусият онро ба манбаи асосии халал дар барномаҳои басомади паст табдил медиҳад. Садои 1/f ва садои паҳнбасомад асосан аз садои шиддати тақвиятдиҳандаи амалиётӣ дар дохили фотодетектор ба вуҷуд меоянд. Бисёр манбаъҳои дигари садо мавҷуданд, ки ба садои фотодетекторҳо таъсир мерасонанд, ба монанди садои манбаи барқи тақвиятдиҳандаҳои амалиётӣ, садои ҷараён ва садои гармии шабакаи муқовимат дар афзоиши схемаҳои тақвиятдиҳандаи амалиётӣ.

3. Шиддат ва садои ҷараёни пурқувваткунандаи амалиётӣ: Зичии спектралии шиддат ва ҷараён дар расми зерин нишон дода шудааст:

Дар схемаҳои тақвиятдиҳандаи амалиётӣ, садои ҷараён ба садои ҷараёни дохилифаза ва садои ҷараёни инверсионӣ тақсим мешавад. Садои ҷараёни дохилифаза i+ аз муқовимати дохилии манбаъ Rs мегузарад ва садои шиддати эквивалентӣ u1= i+*Rs-ро ба вуҷуд меорад. Садои ҷараёни инверсионӣ I- аз резистори эквивалентӣ R ҷорӣ мешавад, то садои шиддати эквивалентӣ u2= I-* R-ро ба вуҷуд орад. Пас, вақте ки RS-и манбаи барқ ​​калон аст, садои шиддате, ки аз садои ҷараён табдил дода мешавад, низ хеле калон аст. Аз ин рӯ, барои беҳтар кардани садои беҳтар, садои манбаи барқ ​​(аз ҷумла муқовимати дохилӣ) низ самти калидии оптимизатсия мебошад. Зичии спектралии садои ҷараён бо тағирёбии басомад низ тағйир намеёбад. Аз ин рӯ, пас аз тақвият аз ҷониби схема, он, мисли ҷараёни торики фотодиод, садои тири фотодетекторро ба таври ҳамаҷониба ташкил медиҳад.

4. Садои гармии шабакаи муқовимат барои афзоиши (коэффисиенти тақвият)-и схемаи тақвиятдиҳандаи амалиётӣ бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб карда мешавад:

Дар байни онҳо:

k: доимии Болтсман (1.38 × 10-23Ҷ/К)

Т: Ҳарорати мутлақ (К)

R: Садои гармии муқовимат (ом) бо ҳарорат ва арзиши муқовимат алоқаманд аст ва спектри он ҳамвор аст. Аз формула дидан мумкин аст, ки ҳар қадар арзиши муқовимати афзоиш калонтар бошад, садои гармӣ ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Ҳар қадар паҳнои банд калонтар бошад, садои гармӣ низ ҳамон қадар зиёдтар хоҳад буд. Аз ин рӯ, барои он ки арзиши муқовимат ва арзиши банд ҳам ба талаботи афзоиш ва ҳам ба талаботи паҳнои банд мувофиқат кунанд ва дар ниҳоят инчунин ба садои паст ё таносуби баланди сигнал ба садо ниёз дошта бошанд, интихоби резисторҳои афзоиш бояд бодиққат баррасӣ ва дар асоси талаботи воқеии лоиҳа барои ноил шудан ба таносуби идеалии сигнал ба садои система арзёбӣ карда шавад.

Хулоса

Технологияи беҳбуди садо дар беҳтар кардани кори фотодетекторҳо ва дастгоҳҳои электронӣ нақши муҳим мебозад. Дақиқии баланд маънои садои пастро дорад. Азбаски технология дақиқии баландтарро талаб мекунад, талабот ба садо, таносуби сигнал ба садо ва қувваи садои эквиваленти фотодетекторҳо низ рӯз аз рӯз баландтар мешавад.