Глава 5. фотодетекторы

5.1 Статистические параметры фотодетекторов

Фотодетекторы – полупроводниковые приборы, регистрирующие оптическое излучение и преобразующие оптический сигнал на входе в электрический сигнал на выходе фотодетектора.

Термину фотодетектор используют как эквивалентный термин фотоприемник или приемник оптического излучения.

Поскольку основная задача фотоприемников - регистрация, то существует набор статических характеристик, которыми описываются основные характеристики фотоприемника. Если регистрируемый сигнал на выходе фотоприемника -  напряжение, то вводят понятие вольтовая чувствительность – как величина, показывающая, на сколько изменится напряжение на выходе фотоприемника, при единичном изменении мощности падающего лучистого потока:

(5.1.1)

Если на выходе фотоприемника изменяется ток, то фотоприемник характеризуется токовой чувствительностью S_i. Токовая чувствительность – величина, характеризующая изменение тока, снимаемого с фотоприемника при единичном изменении мощности падающего оптического излучения:

(5.1.2)

На фотоприемнике всегда есть хаотический сигнал, связанный с флуктуациями микропараметров приемника. Этот сигнал характеризуется средним квадратичным значением шумового напряжения:

(5.1.3)

Наличие шумового напряжения на фотоприемнике является физической границей регистрации внешнего сигнала. Параметр, описывающий этот эффект, получил название пороговой чувствительности. Пороговая чувствительность – это минимальная энергия оптического излучения P_n, которая вызовет на выходе фотоприемника сигнал, находящийся в заданном отношении (m) к шуму.

(5.1.4)

При m=1 P=P_min называется минимальной пороговой чувствительностью. Поскольку шумовая ЭДС пропорциональна полосе частот, то пороговую чувствительность рассматривают для единичной полосы частот  Df=1, при этом

(5.1.5)

Величина, обратная пороговой чувствительности, называется обнаружительной способностью

(5.1.6)

Удельная обнаружительная способность D* - величина, нормированная на единицу площади фотоприемника и на полосу частот.

(5.1.7)

Таким образом, удельная обнаружительная способность – это величина обратная мощности оптического излучения, которая при полосе частот Df=1 и площади фотоприемник A=1, вызывает на выходе фотоприемника сигнал, равный шуму.