Parámetros característicos básicos de fotodetectores de señal óptica

Parámetros característicos básicos de la señal ópticafotodetectores:

Antes de examinar varias formas de fotodetectores, los parámetros característicos del rendimiento operativo defotodetectores de señal ópticase resumen. Estas características incluyen respuesta, respuesta espectral, potencia equivalente de ruido (NEP), detectividad específica y detectividad específica. D*), eficiencia cuántica y tiempo de respuesta.

1. Responsividad RD se usa para caracterizar la sensibilidad de respuesta del dispositivo a la energía de radiación óptica. Está representado por la relación de señal de salida a la señal incidente. Esta característica no refleja las características de ruido del dispositivo, sino solo la eficiencia de convertir la energía de radiación electromagnética en la corriente o el voltaje. Por lo tanto, puede variar con la longitud de onda de la señal de luz incidente. Además, las características de respuesta de potencia también son una función del sesgo aplicado y la temperatura ambiente.

2. La característica de la respuesta espectral es un parámetro que caracteriza la relación entre la característica de respuesta de potencia del detector de señal óptica y la función de longitud de onda de la señal óptica incidente. Las características de respuesta espectral de los fotodetectores de señal óptica a diferentes longitudes de onda generalmente se describen cuantitativamente por "curva de respuesta espectral". Cabe señalar que solo las características de respuesta espectral más altas en la curva se calibran por valor absoluto, y las otras características de respuesta espectral a diferentes longitudes de onda se expresan por valores relativos normalizados basados ​​en el valor más alto de las características de respuesta espectral.

3. La potencia equivalente de ruido es la potencia de señal de luz incidente requerida cuando el voltaje de la señal de salida generado por el detector de señal óptica es igual al nivel de voltaje de ruido inherente del dispositivo en sí. Es el factor principal el que determina la intensidad de señal óptica mínima que puede medir por el detector de señal óptica, es decir, la sensibilidad de detección.

4. La sensibilidad de detección específica es un parámetro característico que caracteriza las características inherentes del material fotosensible del detector. Representa la densidad de corriente de fotón incidente más baja que puede medirse por un detector de señal óptica. Su valor puede variar según las condiciones de funcionamiento del detector de longitud de onda de la señal de luz medida (como la temperatura ambiente, el sesgo aplicado, etc.). Cuanto mayor sea el ancho de banda del detector, mayor es el área del detector de señal óptica, más pequeño es la potencia equivalente de ruido NEP y mayor es la sensibilidad de detección específica. La mayor sensibilidad de detección específica del detector significa que es adecuado para la detección de señales ópticas mucho más débiles.

5. La eficiencia cuántica Q es otro parámetro característico importante del detector de señales ópticas. Se define como la relación del número de "respuestas" cuantificables producidas por el fotomón en el detector al número de fotones incidentes en la superficie del material fotosensible. Por ejemplo, para los detectores de señal de luz que operan en la emisión de fotones, la eficiencia cuántica es la relación del número de fotoelectrones emitidos desde la superficie del material fotosensible hasta el número de fotones de la señal medida proyectada en la superficie. En un detector de señal óptica usando material semiconductor de unión PN como material fotosensible, la eficiencia cuántica del detector se calcula dividiendo el número de pares de orificios de electrones generados por la señal de luz medida por el número de fotones de señal incidentes. Otra representación común de la eficiencia cuántica de un detector de señales ópticas es mediante la respuesta del detector RD.

6. El tiempo de respuesta es un parámetro importante para caracterizar la velocidad de respuesta del detector de señal óptica al cambio de intensidad de la señal de luz medida. Cuando la señal de luz medida se modula en forma de pulso de luz, la intensidad de la señal eléctrica de pulso generada por su acción en el detector debe "elevarse" al "pico" correspondiente después de un cierto tiempo de respuesta, y desde el "pico" y luego caer hacia el "valor cero" inicial correspondiente a la acción del pulso de luz. Para describir la respuesta del detector al cambio de intensidad de la señal de luz medida, el momento en que la intensidad de la señal eléctrica generada por el pulso de luz incidente aumenta de su valor más alto de 10% a 90% se llama "tiempo de elevación" y el momento en que la forma de onda del pulso de señal eléctrica cae de su valor más alto de 90% a 10% se llama "tiempo de caída" o "tiempo de decay".

7. La linealidad de respuesta es otro parámetro característico importante que caracteriza la relación funcional entre la respuesta del detector de señal óptica y la intensidad de la señal de luz medida por incidentes. Requiere la salida deldetector de señales ópticasser proporcional dentro de un cierto rango de intensidad de la señal óptica medida. Por lo general, se define que el porcentaje de desviación de la linealidad de entrada-salida dentro del rango especificado de la intensidad de la señal óptica de entrada es la linealidad de respuesta del detector de señal óptica.