低ノイズフォトデテクターの設計:主な原則と計算

ノイズの少ないフォトデテクターの設計は、感度と精度を向上させるために、電子ノイズのソースを理解し、最小化することを含みます。この記事では、ノイズレベルを最小限に抑えた高性能フォトデテクターを開発するための重要な原則と計算について説明します。

基礎騒音源

光検出器は、熱騒音、ショットノイズ、フリッカーノイズなど、さまざまなノイズ源の影響を受けています。これらのソースを特定し、軽減することは、最適なデバイス性能に不可欠です。

ジョンソン・ニキスノイズとも呼ばれる熱騒音は、抵抗成分の電子のランダムな動きから生じる。それは使用して計算することができます。

V_n[] = √(4kTRΔf)

k]はボルツマンの定数である]Tはケルビンの温度で、[]R]は抵抗であり、[Δfは帯域幅です。

充電キャリアの離散的な性質からノイズを撃ちます。それは以下によって与えられます:

]I_n[ = √(2qIΔf)

q]は、小文字()の小文字(I)がフォトカレントで、[Δf]は帯域幅です。

ノイズを最小限に抑えるために、設計者は抵抗を減らし、帯域幅を最適化し、低ノイズコンポーネントを選択することに重点を置いてください。適切なシールドと温度制御も熱騒音を低減するのに役立ちます。

騒音を増幅することなく高感度を実現するためには、高感度を実現するためには、バランスのと騒音が不可欠です。