Yuav ua li cas kom txo tau lub suab nrov ntawm cov photodetectors
Lub suab nrov ntawm cov photodetectors feem ntau suav nrog: lub suab nrov tam sim no, lub suab nrov thermal, lub suab nrov tua, 1 / f suab nrov thiab lub suab nrov dav dav, thiab lwm yam. Qhov kev faib tawm no tsuas yog ib qho ntxhib. Lub sijhawm no, peb yuav qhia cov yam ntxwv suab nrov thiab kev faib tawm kom ntxaws ntxiv los pab txhua tus nkag siab zoo dua txog kev cuam tshuam ntawm ntau hom suab nrov rau cov teeb liab tso zis ntawm cov photodetectors. Tsuas yog los ntawm kev nkag siab txog cov chaw suab nrov peb thiaj li txo tau thiab txhim kho lub suab nrov ntawm cov photodetectors, yog li ua kom zoo dua qhov sib piv ntawm lub teeb liab rau lub suab nrov ntawm lub system.
Suab nrov yog qhov hloov pauv random los ntawm qhov xwm txheej ntawm cov neeg nqa khoom them. Tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov nyhuv photoelectric, thaum photons ntaus cov khoom photosensitive los tsim cov electrons, lub cim ntawm cov electrons no yog random thiab ua raws li Poisson faib. Cov yam ntxwv spectral ntawm suab nrov yog tiaj tus thiab ywj pheej ntawm qhov zaus, thiab yog li nws tseem hu ua suab nrov dawb. Kev piav qhia lej: Tus nqi hauv paus nruab nrab square (RMS) ntawm suab nrov tuaj yeem qhia tau tias:
Ntawm lawv:
e: Tus nqi hluav taws xob (kwv yees li 1.6 × 10-19 coulombs)
Idark: Qhov tsaus ntuj nti
Δf: Bandwidth
Lub suab nrov ntawm lub teeb yog sib npaug rau qhov loj ntawm lub zog tam sim no thiab ruaj khov ntawm txhua zaus. Hauv cov mis, Idark sawv cev rau lub zog tsaus ntuj ntawm lub photodiode. Ntawd yog, thaum tsis muaj lub teeb, lub photodiode muaj lub suab nrov tsaus ntuj tsis xav tau. Raws li lub suab nrov nyob rau pem hauv ntej ntawm lub photodetector, qhov loj dua lub zog tsaus ntuj, lub suab nrov ntawm lub photodetector. Lub zog tsaus ntuj kuj raug cuam tshuam los ntawm lub zog ua haujlwm ntawm lub photodiode, uas yog, qhov loj dua lub zog ua haujlwm ntawm lub zog, qhov loj dua lub zog tsaus ntuj. Txawm li cas los xij, lub zog ua haujlwm ntawm lub zog kuj cuam tshuam rau lub peev xwm sib txuas ntawm lub photodetector, yog li cuam tshuam rau qhov ceev thiab bandwidth ntawm lub photodetector. Ntxiv mus, lub zog bias loj dua, qhov ceev thiab bandwidth loj dua. Yog li ntawd, hais txog lub suab nrov ntawm lub teeb, lub zog tsaus ntuj thiab kev ua haujlwm bandwidth ntawm cov photodiodes, kev tsim qauv tsim nyog yuav tsum tau ua raws li qhov xav tau tiag tiag.
2. 1/f Flicker Suab nrov
1/f suab nrov, tseem hu ua suab nrov flicker, feem ntau tshwm sim hauv qhov ntau zaus qis thiab muaj feem cuam tshuam nrog cov yam xws li cov khoom tsis zoo lossis qhov chaw huv. Los ntawm nws daim duab qhia txog tus yam ntxwv spectral, nws tuaj yeem pom tias nws lub zog spectral ceev yog me dua hauv qhov ntau zaus siab dua li hauv qhov ntau zaus qis, thiab rau txhua 100 zaug nce zaus, lub suab nrov spectral ceev linearly txo qis los ntawm 10 zaug. Lub zog spectral ceev ntawm 1/f suab nrov yog inversely proportional rau zaus, uas yog:
Ntawm lawv:
SI(f): Lub zog suab nrov spectral density
Kuv: Tam sim no
f: Zaus
1/f suab nrov yog qhov tseem ceeb hauv qhov ntau zaus qis thiab qaug zog thaum qhov zaus nce. Cov yam ntxwv no ua rau nws yog qhov tseem ceeb ntawm kev cuam tshuam hauv cov ntawv thov zaus qis. 1/f suab nrov thiab suab nrov dav dav feem ntau yog los ntawm lub suab nrov ntawm lub amplifier ua haujlwm hauv lub photodetector. Muaj ntau lwm qhov chaw ntawm lub suab nrov uas cuam tshuam rau lub suab nrov ntawm photodetectors, xws li lub zog muab suab nrov ntawm cov amplifiers ua haujlwm, suab nrov tam sim no, thiab lub suab nrov thermal ntawm lub network tiv thaiv hauv qhov nce ntawm cov voj voog amplifier ua haujlwm.
3. Lub zog hluav taws xob thiab tam sim no suab nrov ntawm lub amplifier ua haujlwm: Lub zog hluav taws xob thiab tam sim no spectral densities tau qhia nyob rau hauv daim duab hauv qab no:
Hauv cov voj voog ua haujlwm amplifier, suab nrov tam sim no raug muab faib ua suab nrov tam sim no hauv theem thiab suab nrov tam sim no rov qab. Lub suab nrov tam sim no hauv theem i + ntws los ntawm qhov chaw sab hauv tsis kam Rs, tsim kom muaj suab nrov voltage sib npaug u1 = i + * Rs. I- Inverting tam sim no suab nrov ntws los ntawm qhov nce sib npaug resistor R los tsim suab nrov voltage sib npaug u2 = I- * R. Yog li thaum RS ntawm lub zog muab hluav taws xob loj, lub suab nrov voltage hloov pauv los ntawm lub suab nrov tam sim no kuj loj heev. Yog li ntawd, txhawm rau kom zoo dua rau lub suab nrov zoo dua, lub zog muab hluav taws xob (suav nrog kev tiv thaiv sab hauv) kuj yog qhov tseem ceeb rau kev ua kom zoo dua. Qhov ntom ntom ntawm lub suab nrov tam sim no tsis hloov pauv nrog qhov sib txawv ntawm zaus. Yog li ntawd, tom qab raug nthuav dav los ntawm lub voj voog, nws, zoo li lub zog tsaus nti ntawm photodiode, ua tiav lub suab nrov ntawm photodetector.
4. Lub suab nrov thermal ntawm lub network tiv thaiv rau qhov nce (amplification factor) ntawm lub voj voog amplifier ua haujlwm tuaj yeem suav nrog siv cov mis hauv qab no:
Ntawm lawv:
k: Boltzmann tas li (1.38 × 10-23J/K)
T: Kub kiag li (K)
R: Kev tiv thaiv (ohms) thermal suab nrov muaj feem cuam tshuam nrog qhov kub thiab txias thiab tus nqi tiv thaiv, thiab nws cov spectrum yog tiaj tus. Nws tuaj yeem pom los ntawm cov mis uas qhov loj dua qhov nce nqi tiv thaiv, qhov loj dua qhov thermal suab nrov. Qhov loj dua qhov bandwidth, qhov loj dua qhov thermal suab nrov kuj yuav yog. Yog li ntawd, kom ntseeg tau tias qhov tsis kam thiab bandwidth tus nqi ua tau raws li ob qho tib si qhov nce nqi thiab qhov bandwidth xav tau, thiab thaum kawg kuj xav tau suab nrov qis lossis qhov sib piv ntawm lub teeb liab rau lub suab nrov siab, kev xaiv cov resistors nce nqi yuav tsum tau xav txog thiab soj ntsuam zoo raws li qhov xav tau tiag tiag ntawm qhov project kom ua tiav qhov sib piv ntawm lub teeb liab rau lub suab nrov zoo tshaj plaws ntawm lub system.
Kev Txheeb Xyuas
Kev siv tshuab txhim kho suab nrov ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev txhim kho kev ua haujlwm ntawm cov photodetectors thiab cov khoom siv hluav taws xob. Kev raug siab txhais tau tias suab nrov tsawg. Raws li thev naus laus zis xav tau kev raug siab dua, qhov yuav tsum tau ua rau suab nrov, qhov sib piv ntawm lub teeb liab thiab suab nrov, thiab lub zog suab nrov sib npaug ntawm cov photodetectors kuj tau nce siab dua.
Lub sijhawm tshaj tawm: Cuaj hlis-22-2025