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關(guān)于理想探測(cè)器的分析研究

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來(lái)源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):129
核心提示:

光伏銻化銦探測(cè)器的電壓響應(yīng)率:RV=VSe(1),探測(cè)率:D*=RVnAdf(2),式中e:入射輻射功率;f:帶寬;Ad:光敏面面積。

對(duì)零偏工作的探測(cè)器,在交流小信號(hào)情況下,信號(hào)電壓:VS=Z0IS(3),其中,信號(hào)電流取決于入射輻射功率、探測(cè)器芯片的量子效率、窗口及濾光片的透過(guò)光譜范圍及透過(guò)率等,零偏阻抗Z0由器件零偏電阻R0與探測(cè)器容抗1/iC0并聯(lián)得到:1Z0=1R0+iC0(4),1R0=qIsakT+GS(5),C0=Cdo+Cl(6),式中Isa為PN結(jié)反向飽和電流,q為電子電量;為空間電荷區(qū)復(fù)合因子,絕緣梯子k為玻爾茲曼常數(shù),T為器件的熱力學(xué)溫度,GS為器件的表面漏導(dǎo),Cd0為PN結(jié)電容,Cl為器件電極及引線的分散電容。

噪聲電壓Vn=Z0In+Vns(7)式中,Vns為來(lái)自于環(huán)境及系統(tǒng)的噪聲,In為探測(cè)器自身的噪聲電流,在不考慮1/f噪聲的條件下,I-n2=2q(qbAd+2kTqRd0)f(8),式中,:量子效率;b:背景入射輻射功率。信噪比:VSVn=Z0IsZ0In+Vns=IsIn+VnsZ0(9)。

可見(jiàn),要提高探測(cè)器的電壓響應(yīng)率和探測(cè)率需提高探測(cè)器的信號(hào)電壓和信噪比。在器件工藝較成熟的情況下,器件的量子效率、濾光片的透過(guò)率已基本達(dá)到工藝極限,而器件的阻抗還有較多進(jìn)一步提高的余地,提高信號(hào)電壓主要從提高探測(cè)器阻抗入手。


對(duì)于理想的探測(cè)器,即達(dá)到背景限的探測(cè)器,Rd0足夠大,如果不考慮系統(tǒng)噪聲與環(huán)境影響,信噪比將達(dá)到極限。但實(shí)際工程應(yīng)用及測(cè)量中的探測(cè)器的信噪比仍可通過(guò)減小Vns/Z0而提高。即提高信號(hào)與信噪比都?xì)w結(jié)為提高器件阻抗Z0。由上述(4)(6)式,1Z0=qIsakT+GS+i(Cd0+Cl)(10),提高阻抗Z0意味著提高零偏暗阻(通過(guò)減小Isa)、減小漏導(dǎo)Gs、減小器件結(jié)電容Cdo和分散電容Cl。

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