设计低噪声光探测器需要理解和尽量减少电子噪声的来源,以提高敏感性和准确性。 本条概述了开发低噪声水平的高性能光探测器所必须的关键原则和计算。

基本噪声源

光探测器受到各种噪音源的影响,包括热噪声、射出的噪音和闪光器噪音。 识别和减轻这些来源对于最佳设备性能至关重要。

热噪声及其计算

热噪声,又称强生-尼奎斯特噪声,源于电阻组件中电子的随机运动,可以使用:

V n = ⁇ (4kTR ⁇ f)

其k]是博尔茨曼的常数,T是开尔文的温度,R是阻力,QQF是带宽.

射击噪音及其计算

喷射噪音源于充电载体的离散性质。

In= ⁇ (2qI ⁇ f)

其中q为基本电荷,I为光电流,QQ为带宽.

低噪声设计策略

为了尽量减少噪音,设计者应注重降低阻力、优化带宽和选择低噪音组件。 适当的屏蔽和温度控制也有助于减少热噪音。

平衡收益和噪音对于实现高度敏感性而不会过分扩大噪音至关重要。

关键值计算摘要

  • 热噪声电压:Vn= ⁇ (4kTR ⁇ f)
  • 发声电流: In = ⁇ (2qI ⁇ f)
  • 带宽优化可减少总噪声
  • 构成部分选择影响总体噪音性能