Дизайн низько-нузних фотодетекторів передбачає розуміння та мінімізації джерел електронного шуму для підвищення чутливості та точності. У статті визначено основні принципи та розрахунки, необхідні для розробки високопродуктивних фотодетекторів з мінімальними рівнями шуму.

Основи базисних шумів

Фотореектори впливають на різні джерела шуму, включаючи тепловий шум, ударний шум і шум флігера. Виявлення і пом'якшення цих джерел є вирішальним для оптимального виконання пристрою.

Термічна шум і його розрахунок

Термальний шум, відомий як шум Джонсон-Нікіст, виникає з випадкових рухів електронів в резисторних компонентах. Він може бути розрахований за допомогою:

// // ] = √(4kTRΔf)

k] є постійними болтнами, T]] є температурою в Кельвіні R]] є опорою, і є пропускною спроможністю.

Шот-Нейз і його розрахунок

Важко відслідковувати шуми з дискретної природи зарядних носіїв. Надається:

In = √(2qIΔf)

q] є елементарним зарядом, I] - фотопоточна, а Δf]

Стратегії дизайну для низького шуму

Для мінімізації шуму конструктори повинні зосередитися на зниженні опори, оптимізації пропускної здатності і вибору низькошумних компонентів. Правильне щитування і регулювання температури також допомагає зменшити тепловий шум.

Приріст та шум є важливим для досягнення високої чутливості без посилення шуму надмірно.

Резюме ключових показників

  • Термонапруга шуму: V // = √(4kTRΔf)
  • Шотландський шум: In] = √(2qIΔf)
  • Оптимізація пропускної здатності зменшує загальний шум
  • Вибір компонентів впливає на загальний рівень шуму