Основни характерни параметри на оптичния сигналфотодетектори:
Преди да разгледате различни форми на фотодетектори, характерните параметри на експлоатационните характеристики нафотодетектори с оптичен сигналса обобщени. Тези характеристики включват чувствителност, спектрална реакция, еквивалентна мощност на шум (NEP), специфична детективност и специфична детективност. D*), квантова ефективност и време за реакция.
1. чувствителност Rd се използва за характеризиране на чувствителността на реакцията на устройството към енергията на оптичното излъчване. Той се представя чрез съотношението на изходния сигнал към инцидентния сигнал. Тази характеристика не отразява шумовите характеристики на устройството, а само ефективността на преобразуване на енергията на електромагнитното излъчване в ток или напрежение. Следователно тя може да варира в зависимост от дължината на вълната на падащия светлинен сигнал. В допълнение, характеристиките на реакцията на мощност също са функция на приложеното отклонение и температурата на околната среда.
2. Характеристиката на спектралната реакция е параметър, който характеризира връзката между характеристиката на мощността на реакцията на детектора на оптичния сигнал и функцията на дължината на вълната на падащия оптичен сигнал. Характеристиките на спектралния отговор на фотодетекторите с оптичен сигнал при различни дължини на вълната обикновено се описват количествено чрез „крива на спектрален отговор“. Трябва да се отбележи, че само най-високите характеристики на спектралната реакция в кривата са калибрирани по абсолютна стойност, а другите характеристики на спектралната реакция при различни дължини на вълната се изразяват чрез нормализирани относителни стойности, базирани на най-високата стойност на характеристиките на спектралната реакция.
3. Еквивалентната мощност на шума е мощността на падащия светлинен сигнал, необходима, когато напрежението на изходния сигнал, генерирано от детектора за оптичен сигнал, е равно на присъщото ниво на напрежение на шума на самото устройство. Това е основният фактор, който определя минималния интензитет на оптичния сигнал, който може да бъде измерен от детектора за оптичен сигнал, тоест чувствителността на детекция.
4. Специфичната чувствителност на откриване е характерен параметър, който характеризира присъщите характеристики на фоточувствителния материал на детектора. Той представлява най-ниската плътност на падащия фотонен ток, която може да бъде измерена от детектор на оптичен сигнал. Стойността му може да варира според условията на работа на детектора за дължина на вълната на измерения светлинен сигнал (като температура на околната среда, приложено отклонение и т.н.). Колкото по-голяма е честотната лента на детектора, толкова по-голяма е площта на детектора на оптичния сигнал, толкова по-малка е еквивалентната на шум мощност NEP и толкова по-висока е специфичната чувствителност на детекция. По-високата специфична чувствителност на детектора означава, че той е подходящ за детекция на много по-слаби оптични сигнали.
5. Квантовата ефективност Q е друг важен характерен параметър на детектор на оптичен сигнал. Дефинира се като съотношението на броя на количествено измеримите „отговори“, произведени от фотомона в детектора, към броя на фотоните, падащи върху повърхността на фоточувствителния материал. Например, за детектори за светлинен сигнал, работещи с фотонно излъчване, квантовата ефективност е съотношението на броя на фотоелектроните, излъчени от повърхността на фоточувствителния материал, към броя на фотоните на измерения сигнал, проектиран върху повърхността. В детектор на оптичен сигнал, използващ pn преходен полупроводников материал като фоточувствителен материал, квантовата ефективност на детектора се изчислява чрез разделяне на броя двойки електронни дупки, генерирани от измерения светлинен сигнал, на броя на падащите сигнални фотони. Друго често срещано представяне на квантовата ефективност на детектор на оптичен сигнал е чрез чувствителността на детектора Rd.
6. Времето за реакция е важен параметър за характеризиране на скоростта на реакция на детектора за оптичен сигнал към промяната на интензитета на измерения светлинен сигнал. Когато измереният светлинен сигнал се модулира под формата на светлинен импулс, интензитетът на импулсния електрически сигнал, генериран от неговото действие върху детектора, трябва да се „повиши“ до съответния „пик“ след определено време за реакция и от „ пик” и след това се връщат обратно към първоначалната „нулева стойност”, съответстваща на действието на светлинния импулс. За да се опише реакцията на детектора към промяната на интензитета на измерения светлинен сигнал, времето, когато интензитетът на електрическия сигнал, генериран от падащия светлинен импулс, се повиши от най-високата си стойност от 10% до 90%, се нарича „повишение време“, а времето, когато формата на вълната на импулса на електрическия сигнал спадне от най-високата си стойност от 90% до 10%, се нарича „време на спад“ или „време на затихване“.
7. Линейността на реакцията е друг важен характерен параметър, който характеризира функционалната връзка между реакцията на детектора на оптичния сигнал и интензитета на падащия измерен светлинен сигнал. Изисква изхода надетектор за оптичен сигналда е пропорционална в определен диапазон на интензитета на измервания оптичен сигнал. Обикновено се определя, че процентното отклонение от входно-изходната линейност в рамките на определения диапазон на интензитета на входния оптичен сигнал е линейността на реакцията на детектора на оптичния сигнал.
Време на публикуване: 12 август 2024 г