Cara ngurangi gangguan saka fotodetektor

Cara ngurangi gangguan saka fotodetektor

Swara saka fotodetektor utamane kalebu: swara arus, swara termal, swara tembakan, swara 1/f lan swara pita amba, lan liya-liyane. Klasifikasi iki mung minangka klasifikasi sing relatif kasar. Wektu iki, kita bakal ngenalake karakteristik lan klasifikasi swara sing luwih rinci kanggo mbantu kabeh wong luwih ngerti dampak saka macem-macem jinis swara ing sinyal output fotodetektor. Mung kanthi mangerteni sumber swara, kita bisa nyuda lan ningkatake swara fotodetektor kanthi luwih apik, saengga ngoptimalake rasio sinyal-kanggo-swara sistem kasebut.

Swara tembakan iku fluktuasi acak sing disebabake dening sifat diskrit saka pembawa muatan. Utamane ing efek fotolistrik, nalika foton nabrak komponen fotosensitif kanggo ngasilake elektron, generasi elektron kasebut acak lan cocog karo distribusi Poisson. Karakteristik spektral saka swara tembakan iku rata lan ora gumantung saka gedhene frekuensi, mula uga diarani swara putih. Katrangan matematika: Nilai kuadrat rata-rata oyot (RMS) saka swara tembakan bisa dinyatakake minangka:

Antarane:

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

Idark: Arus peteng

Δf: Bandwidth

Swara tembakan iku proporsional karo gedhene arus lan stabil ing kabeh frekuensi. Ing rumus kasebut, Idark nggambarake arus peteng saka fotodioda. Yaiku, yen ora ana cahya, fotodioda duwe swara arus peteng sing ora dikarepake. Minangka swara sing ana ing sisih ngarep fotodetektor, saya gedhe arus peteng, saya gedhe swara fotodetektor. Arus peteng uga kena pengaruh voltase operasi bias fotodioda, yaiku, saya gedhe voltase operasi bias, saya gedhe arus peteng. Nanging, voltase kerja bias uga mengaruhi kapasitansi sambungan fotodetektor, saengga mengaruhi kecepatan lan bandwidth fotodetektor. Kajaba iku, saya gedhe voltase bias, saya gedhe kecepatan lan bandwidth. Mulane, babagan swara tembakan, arus peteng lan kinerja bandwidth fotodioda, desain sing cukup kudu ditindakake miturut syarat proyek sing nyata.

2. Swara Kedhip-kedhip 1/f

Swara 1/f, uga dikenal minangka swara flicker, utamane kedadeyan ing rentang frekuensi rendah lan ana hubungane karo faktor-faktor kayata cacat materi utawa kebersihan permukaan. Saka diagram karakteristik spektral, bisa dideleng manawa kapadhetan spektral dayane luwih cilik ing rentang frekuensi tinggi tinimbang ing rentang frekuensi rendah, lan kanggo saben kenaikan frekuensi 100 kali, swara kapadhetan spektral mudhun kanthi linier nganti 10 kali. Kapadhetan spektral daya saka swara 1/f berbanding terbalik karo frekuensi, yaiku:

Antarane:

SI(f) : Kapadhetan spektral daya gangguan

Aku: Saiki

f: Frekuensi

Swara 1/f iku signifikan ing rentang frekuensi rendah lan saya ringkih nalika frekuensi mundhak. Karakteristik iki ndadekake sumber gangguan utama ing aplikasi frekuensi rendah. Swara 1/f lan swara pita amba utamane asale saka swara voltase penguat operasional ing njero fotodetektor. Ana akeh sumber swara liyane sing mengaruhi swara fotodetektor, kayata swara catu daya penguat operasional, swara arus, lan swara termal jaringan resistensi ing gain sirkuit penguat operasional.

3. Tegangan lan gangguan arus saka penguat operasional: Kapadhetan spektral tegangan lan arus dituduhake ing gambar ing ngisor iki:

Ing sirkuit penguat operasional, gangguan arus dipérang dadi gangguan arus ing fase lan gangguan arus pambalik. Gangguan arus ing fase i+ mili liwat resistensi internal sumber Rs, ngasilake gangguan tegangan sing padha u1= i+*Rs. Gangguan arus pambalik I- mili liwat resistor ekivalen gain R kanggo ngasilake gangguan tegangan sing padha u2= I-* R. Dadi nalika RS catu daya gedhe, gangguan tegangan sing diowahi saka gangguan arus uga gedhe banget. Mulane, kanggo ngoptimalake gangguan sing luwih apik, gangguan catu daya (kalebu resistensi internal) uga minangka arah utama kanggo optimalisasi. Kapadhetan spektrum gangguan arus uga ora owah karo variasi frekuensi. Mulane, sawise dikuatake dening sirkuit, kaya arus peteng fotodioda, mbentuk gangguan tembakan fotodetektor kanthi komprehensif.

4. Swara termal saka jaringan resistensi kanggo gain (faktor amplifikasi) saka sirkuit penguat operasional bisa diitung nggunakake rumus ing ngisor iki:

Antarane:

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

T: Suhu Absolut (K)

R: Swara termal resistensi (ohm) ana hubungane karo suhu lan nilai resistensi, lan spektrume rata. Bisa dideleng saka rumus yen luwih gedhe nilai resistensi gain, luwih gedhe gangguan termal. Luwih gedhe bandwidth, luwih gedhe gangguan termal uga. Mulane, kanggo mesthekake yen nilai resistensi lan nilai bandwidth nyukupi syarat gain lan syarat bandwidth, lan pungkasane uga nuntut gangguan sing kurang utawa rasio signal-to-noise sing dhuwur, pilihan resistor gain kudu ditimbang lan dievaluasi kanthi teliti adhedhasar syarat proyek sing nyata kanggo entuk rasio signal-to-noise sing ideal saka sistem kasebut.

Ringkesan

Teknologi perbaikan gangguan nduweni peran penting kanggo ningkatake kinerja fotodetektor lan piranti elektronik. Presisi sing dhuwur tegese gangguan sing sithik. Amarga teknologi mbutuhake presisi sing luwih dhuwur, syarat kanggo gangguan, rasio sinyal-kanggo-gangguan, lan daya gangguan sing padha karo fotodetektor uga saya tambah dhuwur.