Kumaha carana ngurangan bising tina fotodetektor
Sora tina fotodetektor utamina ngawengku: sora arus, sora termal, sora tembakan, sora 1/f sareng sora pita lega, jsb. Klasifikasi ieu ngan ukur anu kawilang kasar. Ayeuna, urang bakal ngenalkeun karakteristik sareng klasifikasi sora anu langkung rinci pikeun ngabantosan sadayana langkung ngartos dampak rupa-rupa jinis sora kana sinyal kaluaran fotodetektor. Ngan ku cara ngartos sumber sora urang tiasa ngirangan sareng ningkatkeun sora tina fotodetektor, ku kituna ngaoptimalkeun babandingan sinyal-ka-sora sistem.
Sora tembakan nyaéta fluktuasi acak anu disababkeun ku sifat diskrit tina pamawa muatan. Utamana dina éfék fotolistrik, nalika foton nabrak komponén fotosensitif pikeun ngahasilkeun éléktron, generasi éléktron ieu acak sareng saluyu sareng distribusi Poisson. Karakteristik spéktral tina sora tembakan datar sareng henteu gumantung kana gedéna frékuénsi, sahingga disebut ogé sora bodas. Pedaran matematis: Nilai akar rata-rata kuadrat (RMS) tina sora tembakan tiasa dikedalkeun salaku:
Diantara aranjeunna:
e: Muatan éléktronik (kira-kira 1,6 × 10-19 coulomb)
Idark: Arus poék
Δf: Lebar pita
Sora tembakan sabanding jeung gedéna arus sarta stabil dina sakabéh frékuénsi. Dina rumusna, Idark ngagambarkeun arus poék fotodioda. Hartina, lamun euweuh cahaya, fotodioda miboga sora arus poék anu teu dihoyongkeun. Salaku sora anu aya di tungtung hareup fotodetektor, beuki gedé arus poékna, beuki gedé sora fotodetektor. Arus poék ogé kapangaruhan ku tegangan operasi bias fotodioda, nyaéta, beuki gedé tegangan operasi biasna, beuki gedé arus poékna. Nanging, tegangan kerja bias ogé mangaruhan kapasitansi sambungan fotodetektor, sahingga mangaruhan kecepatan sareng bandwidth fotodetektor. Leuwih ti éta, beuki gedé tegangan biasna, beuki gedé kecepatan sareng bandwidthna. Ku alatan éta, dina hal sora tembakan, arus poékna, sareng kinerja bandwidth fotodioda, desain anu wajar kedah dilaksanakeun numutkeun sarat proyék anu saleresna.
2. 1/f Sora Kedip-kedip
Noise 1/f, ogé katelah noise flicker, utamina lumangsung dina rentang frékuénsi handap sareng aya hubunganana sareng faktor-faktor sapertos cacad bahan atanapi kabersihan permukaan. Tina diagram karakteristik spéktralna, tiasa katingali yén kapadetan spéktral kakuatanna langkung alit sacara signifikan dina rentang frékuénsi luhur tibatan dina rentang frékuénsi handap, sareng pikeun unggal 100 kali paningkatan frékuénsi, noise kapadetan spéktral turun sacara linier ku 10 kali. Kapadetan spéktral kakuatan noise 1/f sabanding tibalik sareng frékuénsi, nyaéta:
Diantara aranjeunna:
SI(f) : Kapadatan spéktral kakuatan noise
Kuring: Ayeuna
f: Frékuénsi
Noise 1/f signifikan dina rentang frékuénsi handap sareng ngaleuleuskeun nalika frékuénsi ningkat. Ciri ieu ngajantenkeun sumber gangguan utama dina aplikasi frékuénsi handap. Noise 1/f sareng noise pita lega utamina asalna tina noise tegangan tina amplifier operasional di jero photodetector. Aya seueur sumber noise sanés anu mangaruhan noise photodetector, sapertos noise catu daya tina amplifier operasional, noise arus, sareng noise termal tina jaringan résistansi dina gain sirkuit amplifier operasional.
3. Sora tegangan sareng arus tina amplifier operasional: Kapadatan spéktral tegangan sareng arus dipidangkeun dina gambar ieu:
Dina sirkuit penguat operasional, noise arus dibagi kana noise arus dina fase sareng noise arus pambalik. Noise arus dina fase i+ ngalir ngaliwatan résistansi internal sumber Rs, ngahasilkeun noise tegangan anu sami u1= i+*Rs. I- Noise arus pambalik ngalir ngaliwatan résistor anu sami gain R pikeun ngahasilkeun noise tegangan anu sami u2= I-* R. Janten nalika RS catu daya ageung, noise tegangan anu dirobih tina noise arus ogé ageung pisan. Ku alatan éta, pikeun ngaoptimalkeun noise anu langkung saé, noise catu daya (kalebet résistansi internal) ogé mangrupikeun arah konci pikeun optimasi. Kapadatan spéktral noise arus henteu robih kalayan variasi frékuénsi ogé. Ku alatan éta, saatos dikuatkeun ku sirkuit, éta, sapertos arus poék fotodioda, sacara komprehensif ngabentuk noise tembakan tina fotodetektor.
4. Noise termal tina jaringan résistansi pikeun gain (faktor amplifikasi) tina sirkuit amplifier operasional tiasa diitung nganggo rumus ieu:
Diantara aranjeunna:
k: Konstanta Boltzmann (1,38 × 10-23J/K)
T: Suhu Absolut (K)
R: Noise termal résistansi (ohm) aya hubunganana sareng suhu sareng nilai résistansi, sareng spéktrumna datar. Tiasa ditingali tina rumus yén beuki ageung nilai résistansi gain, beuki ageung noise termal. Beuki ageung bandwidth, beuki ageung noise termal ogé. Ku alatan éta, pikeun mastikeun yén nilai résistansi sareng nilai bandwidth nyumponan sarat gain sareng sarat bandwidth, sareng pamustunganana ogé nungtut noise anu handap atanapi rasio signal-to-noise anu luhur, pilihan resistor gain kedah dipertimbangkeun sacara saksama sareng dievaluasi dumasar kana sarat proyék anu saleresna pikeun ngahontal rasio signal-to-noise anu idéal tina sistem.
Ringkesan
Téhnologi ningkatkeun noise maénkeun peran anu penting dina ningkatkeun kinerja fotodetektor sareng alat éléktronik. Presisi anu luhur hartosna noise anu handap. Kusabab téknologi meryogikeun presisi anu langkung luhur, sarat pikeun noise, rasio signal-to-noise, sareng kakuatan noise anu sami sareng fotodetektor ogé beuki luhur.
Waktos posting: 22-Sep-2025