Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Принципи на фотодетектора

ОБН е основен елемент фотодетектор направен от полупроводников материал. В сърцето на детектора е феноменът на вътрешния фотоелектричния ефект, в което усвояването на фотони с енергии по-големи от разликата енергията на лента, преходът на електрони от валентната зона към групата на проводимост (поколение на електрон-дупка двойки). В присъствието на електрически потенциал с появата на електрон-дупка двойки от ефектите на оптичния сигнал се появява на електрическия ток се дължи на движението на електроните в проводимата зона и дупки във валентната зона. Ефективно регистрация, генерирани в полупроводникови електрон-дупка двойки се осигурява чрез разделяне на превозвача. За тази цел структура с PN възел, който се нарича фотодиод. От фотодетектори използвани в игра, най-широко използваните пин фотодиоди.

Леки форми

електрон-дупка двойки


- +

- -

U

параметър геометрия

Ris.1.17. Структурата, включително потенциалното разпространение и ПИН фотодиод.

Разглеждане на принципа на действие на сензор на базата на PIN фотодиод, който се характеризира с присъствието на I-слой (леко легирани N-тип полупроводникови) между слоевете и - Type (+ показва силен допинг) ris.1.17. Също така се нарича I-слой обеднен слой, тъй като няма свободни медии. От структурата на ПИН напрежението е обратната предубедени (В сравнение с светодиодните). Heavy допинг външни слоеве ги прави проводима, и максималната стойност на електрическото поле (градиент на потенциал) е създадена в I-слой. Но тъй като няма налични превозвачи, и не на електрически ток, така че аз-слой претърпява само поляризация. В присъствието на инцидент излъчване на I-слой се образува в свободни електрони дупка двойки. Те са с електрическо поле бързо отделно и се движат в противоположни посоки на техните електроди, които са електрически ток. Радиация е ефективен само взаимодействие с I-слой, като чрез поглъщане на фотони в и -fibers дифузия ток, който има голяма инерция и разгражда изпълнение. Ето защо, при производството на фотодиоди са склонни да направят и -fibers възможно най-тънки, и региона на изчерпване е достатъчно голяма степен, че тя напълно поглъща падащата светлина.

Ефективността (квантова) от региона на изчерпване в обхвата на операционната дължина на вълната е доста висока - около 80-100%. Въпреки това, част от излъчването на инцидент претърпява Френел отражение от фоточувствителен повърхността благодарение на коефициента на пречупване прекъсване на границата между тази повърхност и околната среда. За да се намали отражението на изчерпване слой на получаващия повърхност, покрита със специален антиотражателно слой.



Технически характеристики на фотодетектори

Основните технически характеристики, които са от интерес при избора на разработчик за конкретен фотодетектор PLAYBACK включват: широколентов достъп, сигнал / шум и чувствителност за аналогово предаване система; производителност, относителната честота на грешки и чувствителността за цифрови преносни системи. В действителност, те зависят от характеристиките на модула за фотодиод и приемник като сегашната чувствителност, квантова ефективност, тъмно ток, шум еквивалентна мощност, се увеличават и намаляват пъти, насищане. Важни параметри са също максималното обратно напрежение, на работния температурен диапазон, средно време между отказите.

Текущ чувствителност (монохромни) A / W) се определя като където - А фототока, и - Най-общо оптична мощност при λ дължина на вълната, падаща върху светлочувствителната област. Текущ чувствителност характеризира фотодетектора при ниски честоти на модулация.

η Квантовата ефективност (безразмерна) се определя като където - Броят на фотоните инцидент за единица време в приемника, и - Брой родени в резултат на свободни електрони (или електрон-дупка двойки). Квантовата ефективност за ПИН фотодиод не може да бъде повече от 1 (100%).

В сегашната чувствителност и квантова ефективност, има проста връзка Къде е - заряд на електрона (1.60 K), λ - дължина на вълната, з - константата на Планк (6.63 Dzh.sek), с - скоростта на светлината (3,00 m.sek ). Със стойности замяната на константи, които получаваме , Типичната стойност на текущата чувствителност към пин фотодиоди в работния им обхват е 0,5-0,8 A / W.

Особености и η използва за създаване на бала получаване единици, когато е необходимо, за да се споразумеят фотодиод с предусилвател.

тъмно ток потоци при обратен пристрастие целия товар в отсъствието на радиация инцидент на фотодиод. Неговата стойност зависи от полупроводников материал заобикалящата температура на околната среда и дизайна на фотодетектора. Този ток се добавя желаната сигнал ток, когато светлината влиза фотодиод.

За да се опише характеристиките на шума на приемника с помощта на две шум ток: текущата изстрел - За ПИН фотодиод Къде е - заряд на електрона, - Тъмно ток B - широчина на честотната лента (честотна модулация); ток и топлина-Джоунс Къде К - константа на Болцман (1.38 J. ), T - абсолютна температура (K) V - широчина на честотната лента, R - съпротивление (ома). Пълен шум ток Тя се определя като средната квадратна изстрела и топлинна енергия ,

Шум еквивалентна мощност (W) - един от най-важните характеристики, като се вземат предвид свойствата на шума на фотодетектори. Той определя минимален вход оптична мощност на фотодетектора, където съотношението сигнал / шум, равно на една и се изчислява по формулата където - Пълен шум ток. По определение, което се равнява на шума мощност е пропорционална на корен квадратен от честотната лента. Можете да се нормализира, като се раздели на , Това нормализирана еквивалентен шум власт има измерение на W / Hz и е независимо от широчината на честотната лента.

Rise време (рецесия) - Е най-важният динамична характеристика на сензора за изображения. Тя се определя като времето, необходимо на изхода да се повиши нивото на 0.1 до 0.9 (спад от 0.9 до 0.1) от установената максимална стойност, при условие, че вход светлинните импулси са хранени правоъгълна дълъг период. Тези времена са зависими от геометрията на LED, материалът на електрическото поле в леко легирани температурата на област. С увеличаването на честотна модулация на максимална фототока намалява вход оптичен импулсни. Границата се определя като честотата на честотна модулация, при която текущото чувствителността на 0,707 на стойността на текущата чувствителност при ниски честоти на модулация. Различни фотодетектори могат да се различават значително в скоростта. Най-бързият са пин фотодиоди.

Основната функция на детектора - това е като по-точно възпроизвеждане на оптичен сигнал, идващ от влакното. Колко добре фотодетектор се справи с тази задача, зависи от нивото на входния сигнал амплитуда и шум, че е, от съотношението сигнал / шум.

S / съотношение N и чувствителност на аналогови преносни системи. съотношение S / N се измерва количествено за аналогови системи. Необходимата стойност на съотношението сигнал / шум зависи от приложението - за някои системи приемливо съотношение може да бъде на стойност от 50-60 децибела, за други - 30 децибела. познаване изисквания и съотношение сигнал / шум, е възможно да се определи минималната входния сигнал - Чувствителността на аналог PROM, при който шума ще бъде въведена в рамките на нормалното. Ако входен сигнал е под чувствителността на приемника, съотношението сигнал към шум не е достатъчно за конкретно приложение. Приетата единица на чувствителност на измерването е стока.

процент на грешки и чувствителността на цифрови системи. В цифровите системи за предаване, при която информацията се предават двоични символи получи качеството на сигнала мярка е вероятността за неправилно предаване на 0 или 1, която се измерва с процент на грешки или относителната честота. Тя се определя като съотношението на неправилно приети символи на общия брой. процент грешки е много силно зависима от входния сигнал мощност, ris.1.18. В определен диапазон на намаляване

съотношение грешка

скорост 10 25 50 60 Предаване

Mbit / и

-38 -36 -34 -32 -30

Силата на сигнала на рецепция, DBM

Фиг. 1.18. процент на грешки, като функция на властта

0,5 децибела на входния сигнал амплитуда се увеличава с коефициент заповед грешка. В цифрови телекомуникационни системи процентът на грешки трябва да бъде по-малко от , на изискванията за процент на грешки по-високи в компютърни мрежи - ,

Чувствителна Digital ОБН се нарича минимална мощност, която постига, определени за тази скорост за пренос на грешки на системата. За нормална работа на оптична мощност на сигнала на входа не трябва да е по-малко от чувствителността на бала. Чувствителност цифрови приемници също измерени в стока.

Saturation бала. Електронни усилватели приемник имат линейна зависимост на изходния електрически сигнал от амплитудата на оптичната мощност. Това е вярно, толкова дълго, колкото на входния сигнал не превишава определена стойност, която се нарича насищане бала. В цифрови приемници, за разлика от аналоговите операционни усилватели в нелинейни региона не е толкова опасно. Въпреки това, за големи входни сигнали са непосредствено нула символи следните единица поради "опашките" на фототока причинени от нелинейност, не могат да бъдат открити, което ще увеличи процента на грешки. ОБН цифров насищане е максималната мощност, при която, процентът на грешки надхвърля предварително определена стойност. Диапазонът на стойностите за мощността на чувствителност до насищане динамичен обхват, наречен бала.

Максимално допустимото обратно напрежение - Напрежението, над която може да доведе до повреда и унищожаване на фотодетектора.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Принципи на фотодетектора

; Дата: 05.01.2014; ; Прегледи: 656; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.24
Page генерирана за: 0.086 сек.