Ang pagdidisenyo ng mga mababang-noise photodetector ay kinasasangkutan ng pag-unawa at pagbabawas ng mga mapagkukunan ng ingay elektroniko upang mapabuti ang sensitivity at katumpakan. Ang artikulong ito ay bumabalangkas ng mga susing prinsipyo at kalkulasyon na mahalaga para sa paggawa ng mga high-produce photodektor na may kaunting antas ng ingay.
Pangunahing mga Pinagmumulan ng Ingay
Ang mga photodetector ay apektado ng iba't ibang pinagmumulan ng ingay, kasali na ang thermal na ingay, ingay na pinapuputok, at aandap - andap na ingay.
Ang Mainit na Ingay at ang Pagkalkula Nito
Ang ingay na Thermal, na kilala rin bilang ang ingay na Johnson-Nyquist, ay bumabangon mula sa pasumalang paggalaw ng mga elektron sa mga respective na bahagi. Ito ay maaaring kalkulahin gamit ang:
n[[[ = ⁇ (4kR ⁇ f)
Kung saan k ang Boltzmann's constant, T] ang temperatura sa Kelvin, AngR ay resistance, at [[ ay bandwidth.
Masamang Ingay at ang Pagkalkula Nito
Ang ingay ng shot ay bunga ng ingay ng mga tagapagdala ng charge.
n[[ = ⁇ (2qI ⁇ f)
kung saan q ang pang-agham na paratang, I ang photocurrent, at ] ang bandwidth.
Disenyong Para sa Mababang Ingay
Upang mabawasan ang ingay, dapat ituon ng mga disenyador ang pansin sa pagbabawas ng resistensiya, pag-perpekto ng bandwidth, at pagpili ng mga mababang-noise na sangkap.Ang wastong pagprotekta at pagkontrol ng temperatura ay nakakatulong din sa pagbawas ng thermal na ingay.
Ang pagbalanse sa pakinabang at ingay ay mahalaga upang magkaroon ng mataas na pakiramdam nang hindi labis na pinalalakas ang ingay.
Sumaryo ng mga Pangunahing Pagkalkula
- Thermal noise boltahe: [n[ = ⁇ (4kR ⁇ f)
- Kasalukuyang ingay: In[ = ⁇ (2qI ⁇ f)
- Ang pagiging labis na optimistiko ay nakababawas sa ganap na ingay
- Ang component selection ay nakaaapekto sa kabuuang ingay