《光探测器噪声》PPT课件.ppt
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1、光探测器噪声光探测器噪声郭丹郭丹一、定义:一、定义:光电探测器在光电转换时,要受光电探测器在光电转换时,要受 到无用信号的干扰,称为光电探测到无用信号的干扰,称为光电探测 器的噪声。器的噪声。噪声概念噪声概念探探测器器放放大大器器示波器示波器(a)(b)(c)光光二、二、噪声的度量:噪声的度量:噪声实质上就是某个噪声实质上就是某个物理量围绕其物理量围绕其 平均值的涨落现象平均值的涨落现象。研究噪声一般采。研究噪声一般采 用长周期测定其均方值用长周期测定其均方值(即噪声功率即噪声功率)的方法。的方法。我们一般采用我们一般采用先计算噪声电压先计算噪声电压(电流电流)的平方值,然后将其对时间作平均,
2、来的平方值,然后将其对时间作平均,来求噪声电压求噪声电压(电流电流)的均方值。的均方值。噪声功率谱噪声功率谱N N(f f):):表示噪声功率随表示噪声功率随 频率的变化关系。频率的变化关系。白噪声白噪声 1/f 1/f噪声噪声三、按照噪声的产生,可分为:三、按照噪声的产生,可分为:光探测器中的噪声光探测器中的噪声 依据噪声产生的物理原因,光电探依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声主要为测器的噪声主要为散粒噪声散粒噪声、1/f噪声噪声、产生产生复合噪声复合噪声、热噪声热噪声和和温度温度噪声噪声。在光电转换过程中,半导体中的在光电转换过程中,半导体中的电子从价带跃迁到导带,或者电子逸出电子从
3、价带跃迁到导带,或者电子逸出材料表面等过程,都是一系列独立事件,材料表面等过程,都是一系列独立事件,是一种随机的过程。每一瞬间出现多少是一种随机的过程。每一瞬间出现多少载流子是不确定的,所以随机的起伏将载流子是不确定的,所以随机的起伏将不可避免地与信号同时出现。不可避免地与信号同时出现。尤其在信号尤其在信号较弱时较弱时,光电探测器的噪声会显著地影响,光电探测器的噪声会显著地影响信号探测的准确性。信号探测的准确性。热噪声热噪声 一、产生原因:一、产生原因:由于载流子的热运动而引起的电流或由于载流子的热运动而引起的电流或 电压的随机起伏。电压的随机起伏。这种噪声存在于任何半导体和导体中。这种噪声存
4、在于任何半导体和导体中。二、度量:二、度量:三、特点:三、特点:热噪声起源于热平衡条件下电子的粒热噪声起源于热平衡条件下电子的粒子性,因而依赖于子性,因而依赖于kT。热噪声属于白噪声。热噪声属于白噪声。降低温度和通带,可以减少噪声功率。降低温度和通带,可以减少噪声功率。散粒噪声散粒噪声一、产生原因:一、产生原因:探测器的散粒噪声是由于探测器在光探测器的散粒噪声是由于探测器在光 辐射作用或热激发下,辐射作用或热激发下,光电子或光生载光电子或光生载 流子流子的随机产生所造成的。由于随机起的随机产生所造成的。由于随机起 伏是一个一个的带电粒子或电子引起的,伏是一个一个的带电粒子或电子引起的,所以称为
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