Bii o ṣe le dinku ariwo ti awọn olutọpa fọto

Bii o ṣe le dinku ariwo ti awọn olutọpa fọto

Ariwo ti photodetectors o kun pẹlu: lọwọlọwọ ariwo, gbona ariwo, shot ariwo, 1/f ariwo ati wideband ariwo, bbl Eleyi classification jẹ nikan kan jo ti o ni inira kan. Ni akoko yii, a yoo ṣafihan awọn abuda ariwo alaye diẹ sii ati awọn ipinya lati ṣe iranlọwọ fun gbogbo eniyan ni oye ti ipa ti awọn oriṣi ariwo lori awọn ifihan agbara iṣelọpọ ti awọn olutọpa fọto. Nikan nipa agbọye awọn orisun ti ariwo ni a le dinku ati mu ariwo ti awọn olutọpa fọto dara, nitorinaa iṣapeye ipin ifihan-si-ariwo ti eto naa.

Ariwo shot jẹ iyipada laileto ti o ṣẹlẹ nipasẹ ẹda ọtọtọ ti awọn gbigbe idiyele. Paapa ni ipa fọtoelectric, nigbati awọn photons kọlu awọn paati fọtosensi lati ṣe ipilẹṣẹ awọn elekitironi, iran ti awọn elekitironi wọnyi jẹ laileto ati ni ibamu si pinpin Poisson. Awọn abuda iwoye ti ariwo ibọn jẹ alapin ati ominira ti iwọn igbohunsafẹfẹ, ati nitorinaa o tun pe ariwo funfun. Apejuwe mathematiki: Gbongbo tumọ onigun mẹrin (RMS) ti ariwo ibọn le ṣe afihan bi:

Lára wọn:

e: idiyele itanna (isunmọ 1.6 × 10-19 coulombs)

Idark: Dudu lọwọlọwọ

Δf: Bandiwidi

Ariwo shot jẹ iwon si titobi lọwọlọwọ ati pe o jẹ iduroṣinṣin ni gbogbo awọn igbohunsafẹfẹ. Ninu agbekalẹ, Idark duro fun lọwọlọwọ dudu ti photodiode. Iyẹn ni, ni aini ina, photodiode ni ariwo lọwọlọwọ dudu ti aifẹ. Bi ariwo atorunwa ti o wa ni iwaju iwaju ti olutọpa fọto, ti o tobi lọwọlọwọ okunkun, ariwo ti fọtodetector pọ si. Okunkun lọwọlọwọ tun ni ipa nipasẹ foliteji iṣẹ aiṣedeede ti photodiode, iyẹn ni, ti o tobi si foliteji iṣẹ irẹwẹsi, ti lọwọlọwọ dudu tobi. Bibẹẹkọ, foliteji iṣiṣẹ irẹwẹsi tun ni ipa lori agbara ipapọpọ ti olutọpa fọto, nitorinaa ni ipa iyara ati bandiwidi ti olutọpa fọto. Pẹlupẹlu, ti o pọju foliteji aibikita, iyara ati bandiwidi pọ si. Nitorinaa, ni awọn ofin ti ariwo ibọn, lọwọlọwọ dudu ati iṣẹ bandiwidi ti photodiodes, apẹrẹ ironu yẹ ki o ṣe ni ibamu si awọn ibeere iṣẹ akanṣe gangan.

2. 1/f Ariwo Flicker

1/f ariwo, ti a tun mọ si ariwo flicker, nipataki waye ni iwọn-igbohunsafẹfẹ kekere ati pe o ni ibatan si awọn okunfa bii awọn abawọn ohun elo tabi mimọ dada. Lati aworan atọka ti ẹya ara ẹni, o le rii pe iwuwo iwoye agbara rẹ kere pupọ ni iwọn igbohunsafẹfẹ giga ju ni iwọn igbohunsafẹfẹ kekere, ati fun gbogbo awọn akoko 100 ti o pọ si ni igbohunsafẹfẹ, ariwo iwuwo iwoye laini dinku nipasẹ awọn akoko 10. Iwoye iwoye agbara ti ariwo 1/f jẹ ilodi si iwọn igbohunsafẹfẹ, iyẹn ni:

Lára wọn:

SI(f): Ariwo agbara spectral iwuwo

Mo: Lọwọlọwọ

f: Igbohunsafẹfẹ

1/f ariwo jẹ pataki ni iwọn-igbohunsafẹfẹ kekere ati irẹwẹsi bi igbohunsafẹfẹ ti n pọ si. Iwa yii jẹ ki o jẹ orisun pataki ti kikọlu ninu awọn ohun elo igbohunsafẹfẹ-kekere. Ariwo 1/f ati ariwo jakejado wa ni akọkọ lati ariwo foliteji ti ampilifaya iṣẹ inu olutọpa fọto. Ọpọlọpọ awọn orisun ariwo miiran wa ti o ni ipa lori ariwo ti awọn olutọpa fọto, gẹgẹbi ariwo ipese agbara ti awọn amplifiers iṣẹ, ariwo lọwọlọwọ, ati ariwo gbona ti nẹtiwọọki resistance ni ere ti awọn iyika ampilifaya iṣẹ.

3. Foliteji ati ariwo lọwọlọwọ ti ampilifaya iṣẹ: foliteji ati awọn iwuwo iwoye lọwọlọwọ jẹ afihan ni nọmba atẹle:

Ni awọn iyika ampilifaya iṣẹ, ariwo lọwọlọwọ ti pin si ariwo lọwọlọwọ ni-alakoso ati ariwo ariwo lọwọlọwọ. Ariwo lọwọlọwọ i+ n ṣàn nipasẹ orisun ti abẹnu resistance Rs, ti o npese ohun deede foliteji ariwo u1= i +* Rs. I- Inverting lọwọlọwọ ariwo nṣàn nipasẹ awọn ere deede resistor R lati se ina deede foliteji ariwo u2 = I-* R. Nitorina nigbati RS ti awọn ipese agbara jẹ tobi, awọn foliteji ariwo iyipada lati lọwọlọwọ ariwo jẹ tun gan tobi. Nitorina, lati mu ki ariwo ti o dara julọ, ariwo ipese agbara (pẹlu resistance inu) tun jẹ itọnisọna bọtini fun iṣapeye. Iwọn iwoye ti ariwo lọwọlọwọ ko yipada pẹlu awọn iyatọ igbohunsafẹfẹ boya. Nitorinaa, lẹhin imudara nipasẹ Circuit, o, bii lọwọlọwọ dudu ti photodiode, ni kikun ṣe ariwo ariwo ti olutọpa fọto.

4. Ariwo gbona ti nẹtiwọọki resistance fun ere (ifosiwewe ampilifaya) ti Circuit ampilifaya iṣẹ le ṣe iṣiro nipa lilo agbekalẹ atẹle:

Lára wọn:

k: Boltzmann ibakan (1.38 × 10-23J/K)

T: Iwọn otutu pipe (K)

R: Resistance (ohms) ariwo gbona jẹ ibatan si iwọn otutu ati iye resistance, ati pe irisi rẹ jẹ alapin. O le wa ni ri lati awọn agbekalẹ ti o tobi ni ere resistance iye, ti o tobi ni gbona ariwo. Ti o tobi bandiwidi, ti o tobi ariwo igbona yoo tun jẹ. Nitorinaa, lati rii daju pe iye resistance ati iye bandiwidi pade mejeeji awọn ibeere ere ati awọn ibeere bandiwidi, ati nikẹhin tun beere ariwo kekere tabi ipin ifihan agbara-si-ariwo, yiyan ti awọn alatako ere nilo lati ni akiyesi ni pẹkipẹki ati ṣe iṣiro da lori awọn ibeere iṣẹ akanṣe gangan lati ṣaṣeyọri ifihan ifihan to bojumu-si-ariwo ti eto naa.

Lakotan

Imọ-ẹrọ ilọsiwaju ariwo ṣe ipa pataki ninu imudara iṣẹ ti awọn olutọpa fọto ati awọn ẹrọ itanna. Ga konge tumo si kekere ariwo. Bi imọ-ẹrọ ṣe n beere fun pipe ti o ga julọ, awọn ibeere fun ariwo, ipin ifihan-si-ariwo, ati agbara ariwo deede ti awọn olutọpa fọto tun n ga ati ga julọ.