Чӣ тавр кам кардани садои фотодетекторҳо

Чӣ тавр кам кардани садои фотодетекторҳо

Ба садои фотодетекторҳо асосан инҳо дохил мешаванд: садои ҷорӣ, садои гармӣ, садои тир, садои 1/f ва садои фарохмаҷро ва ғайра. Ин гурӯҳбандӣ танҳо як навъи нисбатан ноҳамвор аст. Ин дафъа, мо хусусиятҳо ва таснифоти садои муфассалро пешниҳод хоҳем кард, то ба ҳама беҳтар дарк кардани таъсири навъҳои гуногуни садо ба сигналҳои баромади фотодетекторҳо кӯмак расонанд. Танҳо тавассути фаҳмидани манбаъҳои садо мо метавонем садои фотодетекторҳоро беҳтар кам ва беҳтар кунем ва ба ин васила таносуби сигнал ба садои системаро оптимизатсия кунем.

Садои тир ин як тағирёбии тасодуфӣ мебошад, ки аз табиати дискретии интиқолдиҳандагони заряд ба вуҷуд омадааст. Махсусан дар эффекти фотоэлектрикӣ, вақте ки фотонҳо ба ҷузъҳои ҳассос барои тавлиди электронҳо зарба мезананд, тавлиди ин электронҳо тасодуфӣ аст ва ба тақсимоти Пуассон мувофиқат мекунад. Хусусиятҳои спектралии садои тир ҳамвор буда, аз бузургии басомад новобастаанд ва аз ин рӯ онро садои сафед низ меноманд. Тавсифи математикӣ: Қимати миёнаи квадратии (RMS) садои тирро чунин ифода кардан мумкин аст:

Дар байни онҳо:

д: Пардохти электронӣ (тақрибан 1,6 × 10-19 кулон)

Идарк: ҷараёни торик

Δf: фарохмаҷрои

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 ҷараёни торикии номатлуб дорад. Азбаски садои хос дар қисми пеши фотодетектор, ҷараёни торикӣ ҳар қадар калонтар бошад, садои фотодетектор ҳамон қадар зиёд мешавад. Ҷараёни торик инчунин ба шиддати ғаразноки кории фотодиод таъсир мерасонад, яъне ҳар қадар шиддати ғаразноки корӣ зиёд бошад, ҷараёни тира ҳамон қадар зиёд мешавад. Бо вуҷуди ин, шиддати ғаразноки корӣ ба иқтидори пайвастшавии фотодетектор низ таъсир мерасонад ва ба ин васила ба суръат ва фарохмаҷрои фотодетектор таъсир мерасонад. Ғайр аз он, шиддати ғаразнок ҳар қадар зиёдтар бошад, суръат ва фарохмаҷрои он зиёдтар мешавад. Аз ин рӯ, аз нуқтаи назари садои тир, ҷараёни торик ва қобилияти фарохмаҷрои фотодиодҳо, тарҳи оқилона бояд тибқи талаботи воқеии лоиҳа анҷом дода шавад.

2. 1/f Садои милт-милт

Садои 1/f, ки бо номи садои flicker низ маълум аст, асосан дар диапазони басомадҳои паст рух медиҳад ва ба омилҳое, ба монанди нуқсонҳои моддӣ ё тозагии рӯи замин алоқаманд аст. Аз диаграммаи характеристикии спектралии он дида мешавад, ки зичии спектралии кувваи он дар диапазони баландбасомад назар ба диапазони басомади паст хеле хурдтар аст ва дар хар 100 маротиба зиёд шудани басомад садои зичии спектри ба таври хаттй 10 маротиба кам мешавад. Зичии спектри қувваи садои 1/f ба басомад мутаносиби баръакс аст, яъне:

Дар байни онҳо:

SI(f): Зичии спектри қувваи садо

Ман: ҷорӣ

f: басомад

Садо 1/f дар диапазони басомадҳои паст муҳим аст ва бо афзоиши басомад суст мешавад. Ин хусусият онро манбаи асосии дахолат дар барномаҳои басомади паст месозад. Садои 1/f ва садои фарохмаҷро асосан аз садои шиддати пурқувваткунандаи амалиётӣ дар дохили фотодетектор ба вуҷуд меояд. Манбаъҳои дигари садо вуҷуд доранд, ки ба садои фотодетекторҳо таъсир мерасонанд, аз қабили садои таъмини қувваи пурқувваткунакҳои амалиётӣ, садои ҷорӣ ва садои гармии шабакаи муқовимат дар афзоиши схемаҳои пурқувваткунандаи амалиётӣ.

3. Садои шиддат ва чараёни пурзуркунандаи оперативй: Зичии спектралии шиддат ва чараён дар расми зерин нишон дода шудааст:

Дар схемаҳои пурқувваткунандаи амалиётӣ, садои ҷорӣ ба садои ҷорӣ дар марҳилавӣ ва садои ҷараёни инверсионӣ тақсим карда мешавад. Садои ҷорӣ дар марҳилаи i+ аз муқовимати дохилии манбаи Rs ҷорӣ шуда, садои эквиваленти шиддат u1= i+*Rs тавлид мекунад. I- Садои љараёни инверситорї тавассути муќовимати эквиваленти R барои тавлиди садои эквиваленти шиддат u2= I-* R. Пас, ваќте ки RS-и манбаи барќ калон аст, садои шиддат аз садои љараён табдилёфта низ хеле калон аст. Аз ин рӯ, барои беҳтар кардани садо, садои таъминоти барқ ​​​​(аз ҷумла муқовимати дохилӣ) низ як самти калидии оптимизатсия мебошад. Зичии спектри садои ҷорӣ низ бо тағирёбии басомадҳо тағир намеёбад. Аз ин рӯ, пас аз пурзӯр кардани занҷир вай мисли ҷараёни тираи фотодиод садои тирандозии фотодетекторро ҳамаҷониба ташкил медиҳад.

4. Садои гармии шабакаи муќовиматро барои афзоянда (фоизи пурќувваткунии) занљири пурзўркунандаи амалиётї бо формулаи зерин њисоб кардан мумкин аст:

Дар байни онҳо:

k: доимии Болтсман (1.38 × 10-23J/K)

Т: Ҳарорати мутлақ (К)

R: Садои гармии муқовимат (ohms) ба ҳарорат ва арзиши муқовимат алоқаманд аст ва спектри он ҳамвор аст. Аз формула дида мешавад, ки арзиши муқовимати фоида ҳар қадар калонтар бошад, садои гармӣ ҳамон қадар зиёд мешавад. Чӣ қадаре ки фарохмаҷрои васеътар бошад, садои гармидиҳӣ низ ҳамон қадар зиёд мешавад. Аз ин рӯ, барои таъмини он, ки арзиши муқовимат ва арзиши фарохмаҷро ҳам ба талаботҳои фоида ва ҳам ба талаботи фарохмаҷро мувофиқат кунад ва дар ниҳоят инчунин садои паст ё таносуби баланди сигнал ба садоро талаб кунад, интихоби резисторҳои фоида бояд дар асоси талаботи лоиҳа бодиққат баррасӣ ва арзёбӣ карда шавад, то ба таносуби идеалии сигнал ба садои система ноил шавад.

Хулоса

Технологияи такмил додани садо дар баланд бардоштани самаранокии фотодетекторҳо ва дастгоҳҳои электронӣ нақши муҳим мебозад. Дақиқии баланд маънои садои кам дорад. Азбаски технология дақиқии баландтарро талаб мекунад, талабот ба садо, таносуби сигнал ба садо ва қувваи садои муодили фотодетекторҳо низ баландтар ва баландтар мешавад.