Parámetros característicos básicos de fotodetectores de sinal óptico

Parámetros característicos básicos do sinal ópticofotodetectores:

Antes de examinar varias formas de fotodetectores, os parámetros característicos do rendemento operativo defotodetectores de sinal ópticoresúmense. Estas características inclúen a resposta, a resposta espectral, o poder equivalente ao ruído (NEP), a detectividade específica e a detectividade específica. D*), eficiencia cuántica e tempo de resposta.

1. A RD RD úsase para caracterizar a sensibilidade de resposta do dispositivo á enerxía de radiación óptica. Está representado pola relación de sinal de saída ao sinal incidente. Esta característica non reflicte as características de ruído do dispositivo, senón só a eficiencia de converter a enerxía de radiación electromagnética en corrente ou tensión. Polo tanto, pode variar coa lonxitude de onda do sinal de luz incidente. Ademais, as características de resposta de potencia tamén son unha función do sesgo aplicado e da temperatura ambiente.

2. A característica de resposta espectral é un parámetro que caracteriza a relación entre a característica de resposta de potencia do detector de sinal óptico e a función de lonxitude de onda do sinal óptico incidente. As características de resposta espectral dos fotodetectores de sinal óptico a diferentes lonxitudes de onda normalmente descríbense cuantitativamente por "curva de resposta espectral". Cómpre sinalar que só as características de resposta espectral máis altas na curva son calibradas polo valor absoluto, e as outras características de resposta espectral a diferentes lonxitudes de onda exprésanse por valores relativos normalizados en función do maior valor das características de resposta espectral.

3. A potencia equivalente de ruído é a potencia do sinal de luz incidente requirida cando a tensión do sinal de saída xerada polo detector de sinal óptico é igual ao nivel de tensión de ruído inherente do propio dispositivo. É o principal factor que determina a intensidade mínima do sinal óptico que se pode medir polo detector de sinal óptico, é dicir, a sensibilidade á detección.

4. A sensibilidade específica de detección é un parámetro característico que caracteriza as características inherentes do material fotosensible do detector. Representa a menor densidade de corrente de fotóns incidentes que se pode medir por un detector de sinal óptico. O seu valor pode variar segundo as condicións de funcionamento do detector de lonxitude de onda do sinal de luz medido (como a temperatura ambiente, o sesgo aplicado, etc.). Canto maior sexa o ancho de banda do detector, maior será a área de detector de sinal óptico, canto menor sexa o NEP de potencia equivalente de ruído e maior sexa a sensibilidade específica de detección. A maior sensibilidade específica de detección do detector significa que é adecuada para a detección de sinais ópticos moito máis débiles.

5. A eficiencia cuántica Q é outro parámetro característico importante do detector de sinal óptico. Defínese como a relación do número de "respostas" cuantificables producidas polo fotomón no detector ao número de fotóns incidentes na superficie do material fotosensible. Por exemplo, para os detectores de sinal de luz que operan na emisión de fotóns, a eficiencia cuántica é a relación do número de fotoelectróns emitidos desde a superficie do material fotosensible ata o número de fotóns do sinal medido proxectado na superficie. Nun detector de sinal óptico mediante material de semiconductor de unión PN como material fotosensible, a eficiencia cuántica do detector calcúlase dividindo o número de pares de buracos de electróns xerados polo sinal de luz medido polo número de fotóns de sinal incidente. Outra representación común da eficiencia cuántica dun detector de sinal óptico é mediante a RD de responsabilidade do detector.

6. O tempo de resposta é un parámetro importante para caracterizar a velocidade de resposta do detector de sinal óptico ao cambio de intensidade do sinal de luz medido. Cando o sinal de luz medido está modulado na forma dun pulso de luz, a intensidade do sinal eléctrico do pulso xerado pola súa acción no detector necesita "subir" ao correspondente "pico" despois dun certo tempo de resposta e desde o "pico" e logo caer ao "valor cero" inicial correspondente á acción do pulso lixeiro. Para describir a resposta do detector ao cambio de intensidade do sinal de luz medido, o tempo no que a intensidade do sinal eléctrico xerado polo pulso de luz incidente aumenta do seu maior valor do 10% ao 90% chámase "tempo de ascenso" e o tempo en que a forma de onda do sinal eléctrico cae do seu valor máis alto do 90% ao 10% chama o "outono" ou o "decemento".

7. A linealidade de resposta é outro parámetro característico importante que caracteriza a relación funcional entre a resposta do detector de sinal óptico e a intensidade do sinal de luz medido incidente. Require a saída dodetector de sinal ópticopara ser proporcional dentro dun certo rango da intensidade do sinal óptico medido. Normalmente defínese que a desviación porcentual da linealidade de entrada-saída dentro do rango especificado da intensidade do sinal óptico de entrada é a linealidade de resposta do detector de sinal óptico.