Parametrii caracteristici de bază ai semnalului opticfotodetectoare:
Înainte de a examina diferitele forme de fotodetectoare, parametrii caracteristici ai performanței de funcționare afotodetectoare de semnal opticsunt rezumate. Aceste caracteristici includ reactivitatea, răspunsul spectral, puterea echivalentă la zgomot (NEP), detectivitatea specifică și detectivitatea specifică D*), eficiența cuantică și timpul de răspuns.
1. Reactivitatea Rd este utilizată pentru a caracteriza sensibilitatea de răspuns a dispozitivului la energia radiației optice. Este reprezentată de raportul dintre semnalul de ieșire și semnalul incident. Această caracteristică nu reflectă caracteristicile de zgomot ale dispozitivului, ci doar eficiența de conversie a energiei radiației electromagnetice în curent sau tensiune. Prin urmare, poate varia în funcție de lungimea de undă a semnalului luminos incident. În plus, caracteristicile de răspuns la putere sunt, de asemenea, o funcție a polarizării aplicate și a temperaturii ambiante.
2. Caracteristica de răspuns spectral este un parametru care caracterizează relația dintre caracteristica de răspuns la putere a detectorului de semnal optic și funcția de lungime de undă a semnalului optic incident. Caracteristicile de răspuns spectral ale fotodetectorilor de semnal optic la diferite lungimi de undă sunt de obicei descrise cantitativ prin „curba de răspuns spectral”. Trebuie menționat că doar cele mai mari caracteristici de răspuns spectral din curbă sunt calibrate prin valoare absolută, iar celelalte caracteristici de răspuns spectral la diferite lungimi de undă sunt exprimate prin valori relative normalizate bazate pe cea mai mare valoare a caracteristicilor de răspuns spectral.
3. Puterea echivalentă a zgomotului este puterea semnalului luminos incident necesar atunci când tensiunea semnalului de ieșire generată de detectorul de semnal optic este egală cu nivelul inerent al tensiunii de zgomot al dispozitivului în sine. Este principalul factor care determină intensitatea minimă a semnalului optic care poate fi măsurată de detectorul de semnal optic, adică sensibilitatea de detecție.
4. Sensibilitatea specifică de detecție este un parametru caracteristic care caracterizează caracteristicile inerente ale materialului fotosensibil al detectorului. Reprezintă cea mai mică densitate de curent fotonic incident care poate fi măsurată de un detector de semnal optic. Valoarea sa poate varia în funcție de condițiile de funcționare ale detectorului de lungime de undă al semnalului luminos măsurat (cum ar fi temperatura ambiantă, polarizarea aplicată etc.). Cu cât lățimea de bandă a detectorului este mai mare, cu atât suprafața detectorului de semnal optic este mai mare, cu atât puterea echivalentă de zgomot NEP este mai mică și cu atât sensibilitatea specifică de detecție este mai mare. Sensibilitatea specifică de detecție mai mare a detectorului înseamnă că acesta este potrivit pentru detectarea unor semnale optice mult mai slabe.
5. Eficiența cuantică Q este un alt parametru caracteristic important al detectorului de semnal optic. Este definită ca raportul dintre numărul de „răspunsuri” cuantificabile produse de fotomonul din detector și numărul de fotoni incidenți pe suprafața materialului fotosensibil. De exemplu, pentru detectoarele de semnal luminos care funcționează pe emisie de fotoni, eficiența cuantică este raportul dintre numărul de fotoelectroni emiși de suprafața materialului fotosensibil și numărul de fotoni ai semnalului măsurat proiectați pe suprafață. Într-un detector de semnal optic care utilizează un material semiconductor cu joncțiune pn ca material fotosensibil, eficiența cuantică a detectorului se calculează prin împărțirea numărului de perechi de electroni-găuri generate de semnalul luminos măsurat la numărul de fotoni ai semnalului incident. O altă reprezentare comună a eficienței cuantice a unui detector de semnal optic este prin intermediul responsivității detectorului Rd.
6. Timpul de răspuns este un parametru important pentru caracterizarea vitezei de răspuns a detectorului de semnal optic la schimbarea intensității semnalului luminos măsurat. Atunci când semnalul luminos măsurat este modulat sub forma unui impuls luminos, intensitatea semnalului electric generat de acțiunea sa asupra detectorului trebuie să „crească” la „vârful” corespunzător după un anumit timp de răspuns, iar de la „vârf” la „valoarea zero” inițială corespunzătoare acțiunii impulsului luminos. Pentru a descrie răspunsul detectorului la schimbarea intensității semnalului luminos măsurat, timpul în care intensitatea semnalului electric generat de impulsul luminos incident crește de la valoarea sa maximă de 10% la 90% se numește „timp de creștere”, iar timpul în care forma de undă a impulsului semnalului electric scade de la valoarea sa maximă de 90% la 10% se numește „timp de cădere” sau „timp de descreștere”.
7. Linearitatea răspunsului este un alt parametru caracteristic important care caracterizează relația funcțională dintre răspunsul detectorului de semnal optic și intensitatea semnalului luminos incident măsurat. Aceasta necesită ieșireadetector de semnal opticsă fie proporțională într-un anumit interval al intensității semnalului optic măsurat. De obicei, se definește că procentul de deviație de la liniaritatea intrare-ieșire în intervalul specificat al intensității semnalului optic de intrare este liniaritatea răspunsului detectorului de semnal optic.
Data publicării: 12 august 2024