Carane nyuda gangguan saka photodetector

Carane nyuda gangguan saka photodetector

Swara fotodetektor utamane kalebu: gangguan saiki, gangguan termal, gangguan tembakan, gangguan 1/f lan gangguan wideband, lan sapiturute. Klasifikasi iki mung relatif kasar. Wektu iki, kita bakal ngenalake karakteristik lan klasifikasi swara sing luwih rinci kanggo mbantu saben wong luwih ngerti pengaruh macem-macem jinis gangguan ing sinyal output fotodetektor. Mung kanthi ngerteni sumber gangguan, kita bisa nyuda lan nambah gangguan fotodetektor kanthi luwih apik, saéngga ngoptimalake rasio sinyal-kanggo-gangguan sistem.

Swara tembakan minangka fluktuasi acak sing disebabake dening sifat diskrit saka operator muatan. Utamane ing efek fotoelektrik, nalika foton nyerang komponen fotosensitif kanggo ngasilake elektron, generasi elektron kasebut acak lan cocog karo distribusi Poisson. Karakteristik spektral swara tembakan rata lan ora gumantung saka magnitudo frekuensi, lan kanthi mangkono uga diarani swara putih. Katrangan matematika: Nilai ROOT mean square (RMS) saka swara tembakan bisa ditulis minangka:

Ing antarane:

e: Muatan elektronik (kira-kira 1,6 × 10-19 coulomb)

Idark: Arus peteng

Δf: Bandwidth

Swara tembakan sebanding karo gedhene arus lan stabil ing kabeh frekuensi. Ing rumus, Idark nggambarake arus peteng fotodioda. Sing, yen ora ana cahya, photodiode duwe gangguan saiki peteng sing ora dikarepake. Minangka gangguan gawan ing mburi ngarep banget saka photodetector, sing luwih gedhe saiki peteng, sing luwih gedhe gangguan saka photodetector. Saiki peteng uga kena pengaruh voltase operasi bias saka photodiode, yaiku, sing luwih gedhe voltase operasi bias, sing luwih gedhe saiki peteng. Nanging, voltase kerja bias uga mengaruhi kapasitansi persimpangan saka photodetector, saéngga mengaruhi kacepetan lan bandwidth saka photodetector. Kajaba iku, luwih gedhe voltase bias, luwih cepet lan bandwidth. Mulane, ing syarat-syarat swara dijupuk, saiki peteng lan kinerja bandwidth saka photodiodes, desain cukup kudu digawa metu miturut syarat project nyata.

2. 1/f Swara Flicker

Kebisingan 1/f, uga dikenal minangka gangguan kedhip, utamane kedadeyan ing sawetara frekuensi rendah lan ana gandhengane karo faktor kayata cacat materi utawa kebersihan permukaan. Saka diagram karakteristik spektral, bisa dideleng manawa kapadhetan spektral daya luwih cilik ing sawetara frekuensi dhuwur tinimbang ing sawetara frekuensi rendah, lan saben 100 kali nambah frekuensi, gangguan spektral kapadhetan linear mudhun 10 kali. Kapadhetan spektral daya saka gangguan 1/f berbanding terbalik karo frekuensi, yaiku:

Ing antarane:

SI(f): Kapadhetan spektral daya bising

I: Saiki

f: Frekuensi

1/f gangguan pinunjul ing sawetara kurang-frekuensi lan weakens nalika mundhak frekuensi. Karakteristik iki ndadekake sumber utama gangguan ing aplikasi frekuensi rendah. 1/f gangguan lan swara wideband utamané asalé saka gangguan voltase saka amplifier operasional nang photodetector. Ana akeh sumber gangguan liyane sing mengaruhi swara saka photodetector, kayata gangguan sumber daya saka amplifier operasional, gangguan saiki, lan gangguan termal saka jaringan resistance ing gain saka sirkuit amplifier operasional.

3. Tegangan lan gangguan saiki saka amplifier operasional: Kapadhetan spektral tegangan lan saiki ditampilake ing gambar ing ngisor iki:

Ing sirkuit amplifier operasional, gangguan saiki dipérang dadi gangguan arus fase lan gangguan arus inverting. Noise arus fase i+ mili liwat resistansi internal sumber Rs, ngasilake gangguan voltase sing padha u1= i+*Rs. I- Inverting gangguan saiki mili liwat gain padha karo resistor R kanggo generate padha voltase gangguan u2 = I-* R. Dadi nalika RS saka sumber daya gedhe, gangguan voltase diowahi saka gangguan saiki uga gedhe banget. Mulane, kanggo ngoptimalake gangguan sing luwih apik, gangguan sumber daya (kalebu resistensi internal) uga minangka arah kunci kanggo optimalisasi. Kapadhetan spektral gangguan saiki ora owah kanthi variasi frekuensi. Mulane, sawise digedhekake dening sirkuit, iku, kaya saiki peteng photodiode, comprehensively mbentuk swara dijupuk saka photodetector ing.

4. Gangguan termal saka jaringan resistance kanggo gain (faktor amplifikasi) saka sirkuit amplifier operasional bisa diwilang nggunakake rumus ing ngisor iki:

Ing antarane:

k: konstanta Boltzmann (1,38 × 10-23J/K)

T: Suhu Absolute (K)

R: Resistance (ohms) gangguan termal related kanggo suhu lan resistance Nilai, lan spektrum iku warata. Bisa dideleng saka rumus sing luwih gedhe nilai resistance gain, luwih gedhe gangguan termal. Sing luwih gedhe bandwidth, luwih gedhe gangguan termal uga. Mulane, kanggo mesthekake yen nilai resistance lan nilai bandwidth ketemu loro syarat gain lan syarat bandwidth, lan wekasanipun uga nuntut kurang gangguan utawa rasio sinyal-kanggo-gangguan dhuwur, pilihan saka gain resistor kudu kasebut kanthi teliti, dianggep lan dievaluasi adhedhasar syarat project nyata kanggo entuk rasio sinyal-kanggo-gangguan becik saka sistem.

Ringkesan

Teknologi dandan swara nduweni peran penting kanggo ningkatake kinerja fotodetektor lan piranti elektronik. Presisi dhuwur tegese swara kurang. Amarga teknologi nuntut presisi sing luwih dhuwur, syarat kanggo gangguan, rasio sinyal-kanggo-noise, lan kekuwatan swara sing padha karo detektor foto uga saya dhuwur.