Paràmetres característics bàsics dels fotodetectors de senyal òptic

Paràmetres característics bàsics del senyal òpticfotodetectors:

Abans d'examinar diverses formes de fotodetectors, els paràmetres característics del rendiment operatiu defotodetectors de senyal òptices resumeixen. Aquestes característiques inclouen la resposta, la resposta espectral, la potència equivalent al soroll (NEP), la detectivitat específica i la detectivitat específica. D*), eficiència quàntica i temps de resposta.

1. Resposta Rd s'utilitza per caracteritzar la sensibilitat de resposta del dispositiu a l'energia de radiació òptica. Es representa per la relació entre el senyal de sortida i el senyal incident. Aquesta característica no reflecteix les característiques de soroll del dispositiu, sinó només l'eficiència de convertir l'energia de la radiació electromagnètica en corrent o tensió. Per tant, pot variar amb la longitud d'ona del senyal de llum incident. A més, les característiques de resposta de potència també són una funció del biaix aplicat i de la temperatura ambient.

2. La característica de resposta espectral és un paràmetre que caracteritza la relació entre la característica de resposta de potència del detector de senyal òptic i la funció de longitud d'ona del senyal òptic incident. Les característiques de resposta espectral dels fotodetectors de senyal òptic a diferents longituds d'ona solen descriure's quantitativament per "corba de resposta espectral". Cal tenir en compte que només les característiques de resposta espectral més altes de la corba estan calibrades en valor absolut, i les altres característiques de resposta espectral a diferents longituds d'ona s'expressen mitjançant valors relatius normalitzats basats en el valor més alt de les característiques de resposta espectral.

3. La potència equivalent de soroll és la potència del senyal de llum incident necessària quan la tensió del senyal de sortida generada pel detector de senyal òptic és igual al nivell de tensió de soroll inherent del propi dispositiu. És el principal factor que determina la intensitat mínima del senyal òptic que pot mesurar el detector de senyal òptic, és a dir, la sensibilitat de detecció.

4. La sensibilitat de detecció específica és un paràmetre característic que caracteritza les característiques inherents al material fotosensible del detector. Representa la densitat de corrent de fotó incident més baixa que es pot mesurar amb un detector de senyal òptic. El seu valor pot variar segons les condicions de funcionament del detector de longitud d'ona del senyal de llum mesurat (com ara la temperatura ambient, la polarització aplicada, etc.). Com més gran sigui l'amplada de banda del detector, més gran serà l'àrea del detector de senyal òptic, menor serà la potència equivalent de soroll NEP i major serà la sensibilitat específica de detecció. La major sensibilitat de detecció específica del detector significa que és adequat per a la detecció de senyals òptics molt més febles.

5. L'eficiència quàntica Q és un altre paràmetre característic important del detector de senyal òptic. Es defineix com la relació entre el nombre de "respostes" quantificables produïdes pel fotòmó al detector i el nombre de fotons incidents a la superfície del material fotosensible. Per exemple, per als detectors de senyal de llum que funcionen amb emissió de fotons, l'eficiència quàntica és la relació entre el nombre de fotoelectrons emesos des de la superfície del material fotosensible i el nombre de fotons del senyal mesurat projectats a la superfície. En un detector de senyal òptic que utilitza material semiconductor d'unió pn com a material fotosensible, l'eficiència quàntica del detector es calcula dividint el nombre de parells de forats d'electrons generats pel senyal de llum mesurat pel nombre de fotons de senyal incident. Una altra representació comuna de l'eficiència quàntica d'un detector de senyal òptic és mitjançant la resposta del detector Rd.

6. El temps de resposta és un paràmetre important per caracteritzar la velocitat de resposta del detector de senyal òptic al canvi d'intensitat del senyal de llum mesurat. Quan el senyal de llum mesurat es modula en forma de pols de llum, la intensitat del senyal elèctric de pols generat per la seva acció sobre el detector ha d'"augmentar" fins al "pic" corresponent després d'un cert temps de resposta, i des del " pic" i després tornar al "valor zero" inicial corresponent a l'acció del pols de llum. Per tal de descriure la resposta del detector al canvi d'intensitat del senyal de llum mesurat, el moment en què la intensitat del senyal elèctric generat pel pols de llum incident augmenta des del seu valor més alt del 10% al 90% s'anomena "augment". temps", i el moment en què la forma d'ona del pols del senyal elèctric cau del seu valor més alt del 90% al 10% s'anomena "temps de caiguda" o "temps de decadència".

7. La linealitat de la resposta és un altre paràmetre característic important que caracteritza la relació funcional entre la resposta del detector de senyal òptic i la intensitat del senyal de llum incident mesurat. Requereix la sortida deldetector de senyal òpticser proporcional dins d'un cert rang de la intensitat del senyal òptic mesurat. Normalment es defineix que la desviació percentual de la linealitat d'entrada-sortida dins del rang especificat de la intensitat del senyal òptic d'entrada és la linealitat de resposta del detector de senyal òptic.