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. Responsivitat RD s'utilitza per caracteritzar la sensibilitat de resposta del dispositiu a l'energia de radiació òptica. Està representat per la relació de senyal de sortida i senyal incident. Aquesta característica no reflecteix les característiques del soroll del dispositiu, sinó només l’eficiència de convertir l’energia de 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 resposta de potència característica 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 quantitativament per "corba de resposta espectral". Cal destacar que només les característiques de resposta espectral més altes de la corba es calibren per valor absolut i les altres característiques de resposta espectral a diferents longituds d’ona s’expressen mitjançant valors relatius normalitzats en funció del valor més alt de les característiques de resposta espectral.

3. La potència equivalent del soroll és la potència del senyal de llum incident que es requereix 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 factor principal que determina la intensitat del senyal òptic mínima que es pot mesurar pel 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 del material fotosensible del detector. Representa la densitat de corrent de fotons incidents més baixa que es pot mesurar mitjançant 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 la temperatura ambient, el biaix aplicat, etc.). Com més gran sigui l'amplada de banda del detector, més gran és l'àrea de detector de senyal òptic, més petita és la potència equivalent al soroll NEP i més gran és la sensibilitat específica de detecció. La sensibilitat específica de detecció específica del detector significa que és adequada per a la detecció de senyals òptics molt més febles.

5. Eficiència quàntica Q és un altre paràmetre característic important del detector de senyal òptic. Es defineix com la proporció del nombre de “respostes” quantificables produïdes pel fotomó al detector amb el nombre de fotons incidents a la superfície del material fotosensible. Per exemple, per als detectors de senyal de llum que operen en emissió de fotons, l’eficiència quàntica és la relació del nombre de fotoelectrons emesos des de la superfície del material fotosensible amb el nombre de fotons del senyal mesurat projectat a la superfície. En un detector de senyal òptic que utilitza material semiconductor de la unió PN com a material fotosensible, l'eficiència quàntica del detector es calcula dividint el nombre de parells de forat 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 de “aixecar -se” al “pic” corresponent després d’un determinat temps de resposta, i des del “pic” i després tornar a caure al “valor zero” inicial corresponent a l’acció del pols de la llum. Per tal de descriure la resposta del detector al canvi d’intensitat del senyal de llum mesurat, el temps en què la intensitat del senyal elèctric generat pel pols de llum incident augmenta del valor més alt del 10% al 90% s’anomena “temps de pujada” i el temps en què la forma d’ona del senyal elèctric cau del seu valor més elevat del 90% al 10% s’anomena “temps de caiguda” o “temps de decadència”.

7. La linealitat de 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 mesurat per incident. Requereix la sortida delDetector de senyal òpticser proporcional dins d’un determinat 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.