Parametrii caracteristici de bază ai fotodetectorilor de semnal optic

Parametrii caracteristici de bază ai semnalului opticfotodetectoare:

Înainte de a examina diferite forme de fotodetectoare, parametrii caracteristici ai performanței de funcționare afotodetectoare optice de semnalsunt rezumate. Aceste caracteristici includ receptivitatea, răspunsul spectral, puterea echivalentă a zgomotului (NEP), detectivitate specifică și detectivitate specifică. D*), eficiența cuantică și timpul de răspuns.

1. responsibilitatea 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 conversiei energiei radiațiilor electromagnetice în curent sau tensiune. Prin urmare, poate varia în funcție de lungimea de undă a semnalului luminii incidente. În plus, caracteristicile de răspuns la putere sunt, de asemenea, o funcție de polarizarea aplicată și de temperatura ambiantă.

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 remarcat faptul că numai cele mai înalte caracteristici de răspuns spectral din curbă sunt calibrate cu valoare absolută, iar celelalte caracteristici de răspuns spectral la lungimi de undă diferite 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 de lumină incidentă necesară atunci când tensiunea semnalului de ieșire generată de detectorul de semnal optic este egală cu nivelul inerent al tensiunii de zgomot al dispozitivului însuși. 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 foton incident care poate fi măsurată de un detector de semnal optic. Valoarea acestuia poate varia în funcție de condițiile de funcționare ale detectorului de lungime de undă a semnalului luminos măsurat (cum ar fi temperatura ambiantă, polarizarea aplicată etc.). Cu cât lățimea de bandă a detectorului este mai mare, cu atât aria detectorului de semnal optic este mai mare, cu atât puterea echivalentă a zgomotului NEP este mai mică și sensibilitatea specifică de detecție este mai mare. Sensibilitatea de detecție specifică mai mare a detectorului înseamnă că este potrivit pentru detectarea semnalelor optice mult mai slabe.

5. Eficiența cuantică Q este un alt parametru caracteristic important al detectorului de semnal optic. Este definit ca raportul dintre numărul de „răspunsuri” cuantificabile produse de fotomonul din detector și numărul de fotoni incidenti 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 la suprafața materialului fotosensibil și numărul de fotoni ai semnalului măsurat proiectat pe suprafață. Într-un detector de semnal optic care utilizează material semiconductor de joncțiune pn ca material fotosensibil, eficiența cuantică a detectorului este calculată prin împărțirea numărului de perechi de găuri de electroni generate de semnalul luminos măsurat la numărul de fotoni de semnal 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 a caracteriza viteza de răspuns a detectorului de semnal optic la modificarea intensității semnalului luminos măsurat. Când semnalul luminos măsurat este modulat sub forma unui impuls luminos, intensitatea semnalului electric al impulsului generat de acțiunea sa asupra detectorului trebuie să „crească” la „vârful” corespunzător după un anumit timp de răspuns și de la „ vârf” și apoi să se întoarcă la „valoarea zero” inițială corespunzătoare acțiunii pulsului de lumină. Pentru a descrie răspunsul detectorului la modificarea intensității semnalului luminos măsurat, timpul în care intensitatea semnalului electric generat de impulsul luminii incidente crește de la cea mai mare valoare de 10% la 90% se numește „creștere”. timp”, iar timpul în care forma de undă a impulsului semnalului electric scade de la cea mai mare valoare de 90% la 10% se numește „timp de cădere” sau „timp de dezintegrare”.

7. Liniaritatea răspunsului este un alt parametru caracteristic important care caracterizează relația funcțională dintre răspunsul detectorului de semnal optic și intensitatea semnalului luminos incident măsurat. Este nevoie de ieșireadetector de semnal opticsă fie proporțional într-un anumit interval al intensității semnalului optic măsurat. De obicei, este definit că abaterea procentuală de la liniaritatea de intrare-ieșire în domeniul specificat al intensității semnalului optic de intrare este liniaritatea răspunsului detectorului de semnal optic.