Фотодетекторлордун ызы-чуусун кантип азайтуу керек

Фотодетекторлордун ызы-чуусун кантип азайтуу керек

Фотодетекторлордун ызы-чуусуна негизинен төмөнкүлөр кирет: токтун ызы-чуусу, жылуулук ызы-чуусу, атылган ызы-чуу, 1/f ызы-чуусу жана кең тилкелүү ызы-чуу ж.б. Бул классификация салыштырмалуу болжолдуу гана. Бул жолу биз ар бир адамга ар кандай ызы-чуунун фотодетекторлордун чыгуучу сигналдарына тийгизген таасирин жакшыраак түшүнүүгө жардам берүү үчүн ызы-чуунун кеңири мүнөздөмөлөрүн жана классификацияларын киргизебиз. Ызы-чуунун булактарын түшүнүү менен гана биз фотодетекторлордун ызы-чуусун жакшыраак азайтып жана жакшырта алабыз, ошону менен системанын сигнал-ызы-чууга катышын оптималдаштыра алабыз.

Атылган ызы-чуу – заряд ташуучулардын дискреттик мүнөзүнөн улам пайда болгон кокустук термелүү. Айрыкча фотоэлектрдик эффектте, фотондор электрондорду пайда кылуу үчүн фотосезгич компоненттерге тийгенде, бул электрондордун пайда болушу кокустук болуп саналат жана Пуассондун бөлүштүрүлүшүнө туура келет. Атылган ызы-чуунун спектрдик мүнөздөмөлөрү тегиз жана жыштыктын чоңдугуна көз каранды эмес, ошондуктан ал ак ызы-чуу деп да аталат. Математикалык сүрөттөмө: Атылган ызы-чуунун орточо квадраттык (RMS) маанисин төмөнкүдөй туюнтса болот:

Алардын арасында:

e: Электрондук заряд (болжол менен 1,6 × 10-19 кулон)

Идарк: Караңгы агым

Δf: Өткөрүү жөндөмдүүлүгү

Атылган ызы-чуу токтун чоңдугуна пропорционалдуу жана бардык жыштыктарда туруктуу. Формулада Idark фотодиоддун караңгы тогун билдирет. Башкача айтканда, жарык жок болгондо, фотодиоддо каалабаган караңгы токтун ызы-чуусу бар. Фотодетектордун алдыңкы учундагы ички ызы-чуу катары караңгы ток канчалык чоң болсо, фотодетектордун ызы-чуусу ошончолук чоң болот. Караңгы токко фотодиоддун жылышуу иштөө чыңалуусунун таасири да бар, башкача айтканда, жылышуу иштөө чыңалуусунун канчалык чоң болсо, караңгы ток ошончолук чоң болот. Бирок, жылышуу иштөө чыңалуусунун таасири фотодетектордун түйүн сыйымдуулугуна да таасир этет, ошону менен фотодетектордун ылдамдыгына жана өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө таасир этет. Андан тышкары, жылышуу чыңалуусунун канчалык чоң болсо, ылдамдык жана өткөрүү жөндөмдүүлүгү ошончолук чоң болот. Ошондуктан, фотодиоддордун жылышуу ызы-чуусу, караңгы ток жана өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн иштеши жагынан алганда, долбоордун чыныгы талаптарына ылайык акылга сыярлык долбоорлоо жүргүзүлүшү керек.

2. 1/f Жыпылыктоо ызы-чуусу

1/f ызы-чуусу, ошондой эле жымыңдаган ызы-чуу деп да аталат, негизинен төмөнкү жыштыктагы диапазондо пайда болот жана материалдык кемчиликтер же беттин тазалыгы сыяктуу факторлорго байланыштуу. Анын спектрдик мүнөздөмө диаграммасынан анын кубаттуулук спектрдик тыгыздыгы жогорку жыштыктагы диапазондо төмөнкү жыштыктагы диапазонго караганда бир кыйла аз экенин жана жыштыктын ар бир 100 эсе көбөйүшүндө спектрдик тыгыздык ызы-чуусу сызыктуу түрдө 10 эсеге азайарын көрүүгө болот. 1/f ызы-чуунун кубаттуулук спектрдик тыгыздыгы жыштыкка тескери пропорционалдуу, башкача айтканда:

Алардын арасында:

SI(f): Ызы-чуунун кубаттуулугунун спектрдик тыгыздыгы

Мен: Учурдагы

f: Жыштык

1/f ызы-чуусу төмөнкү жыштыктагы диапазондо маанилүү жана жыштык жогорулаган сайын алсырайт. Бул мүнөздөмө аны төмөнкү жыштыктагы колдонмолордо тоскоолдуктардын негизги булагына айлантат. 1/f ызы-чуусу жана кең тилкелүү ызы-чуу негизинен фотодетектордун ичиндеги операциялык күчөткүчтүн чыңалуу ызы-чуусунан келип чыгат. Фотодетекторлордун ызы-чуусуна таасир этүүчү башка көптөгөн ызы-чуу булактары бар, мисалы, операциялык күчөткүчтөрдүн кубат булагынын ызы-чуусу, ток ызы-чуусу жана операциялык күчөткүч схемаларынын күчөтүүсүндөгү каршылык тармагынын жылуулук ызы-чуусу.

3. Операциялык күчөткүчтүн чыңалуу жана ток ызы-чуусу: Чыңалуу жана токтун спектрдик тыгыздыгы төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн:

Операциялык күчөткүч схемаларында токтун ызы-чуусу фаза ичиндеги токтун ызы-чуусу жана инверсиялык токтун ызы-чуусу болуп бөлүнөт. Фаза ичиндеги токтун ызы-чуусу i+ булактын ички каршылыгы Rs аркылуу агып өтүп, эквиваленттүү чыңалуу ызы-чуусун u1= i+*Rs пайда кылат. I- Инверсиялык токтун ызы-чуусу күчөтүүчү эквиваленттүү резистор R аркылуу агып өтүп, эквиваленттүү чыңалуу ызы-чуусун u2= I-* R пайда кылат. Ошентип, кубат булагынын RS чоң болгондо, токтун ызы-чуусунан айландырылган чыңалуу ызы-чуусу да абдан чоң болот. Ошондуктан, жакшыраак ызы-чууну оптималдаштыруу үчүн, кубат булагынын ызы-чуусу (ички каршылыкты кошо алганда) да оптималдаштыруунун негизги багыты болуп саналат. Токтун ызы-чуусун спектрдик тыгыздыгы жыштыктын өзгөрүшү менен да өзгөрбөйт. Ошондуктан, схема тарабынан күчөтүлгөндөн кийин, ал, фотодиоддун караңгы агымы сыяктуу эле, фотодетектордун атуучу ызы-чуусун комплекстүү түрдө түзөт.

4. Операциялык күчөткүч чынжырынын күчөтүү (күчөтүү коэффициенти) үчүн каршылык тармагынын жылуулук ызы-чуусун төмөнкү формула менен эсептөөгө болот:

Алардын арасында:

k: Больцман туруктуусу (1,38 × 10-23 Дж/К)

T: Абсолюттук температура (K)

R: Каршылыктын (ом) жылуулук ызы-чуусу температура жана каршылык мааниси менен байланыштуу жана анын спектри жалпак. Формуладан көрүнүп тургандай, күчөтүү каршылык мааниси канчалык чоң болсо, жылуулук ызы-чуусу ошончолук чоң болот. Өткөрүү жөндөмдүүлүгү канчалык чоң болсо, жылуулук ызы-чуусу да ошончолук чоң болот. Ошондуктан, каршылык мааниси жана өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн мааниси күчөтүү талаптарына да, өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн талаптарына да жооп берерин жана акырында төмөн ызы-чууну же жогорку сигнал-ызы-чууга катышын талап кылаарын камсыз кылуу үчүн, системанын идеалдуу сигнал-ызы-чууга катышына жетүү үчүн күчөтүү резисторлорун тандоону долбоордун иш жүзүндөгү талаптарына негиздеп кылдаттык менен карап чыгуу жана баалоо керек.

Кыскача маалымат

Ызы-чууну азайтуу технологиясы фотодетекторлордун жана электрондук түзүлүштөрдүн иштешин жакшыртууда маанилүү ролду ойнойт. Жогорку тактык ызы-чуунун азайышын билдирет. Технология жогорку тактыкты талап кылгандыктан, фотодетекторлордун ызы-чуусуна, сигналдын ызы-чууга катышына жана эквиваленттүү ызы-чуу кубаттуулугуна болгон талаптар да барган сайын жогорулап баратат.