ווי צו רעדוצירן דעם ראַש פון פאָטאָדעטעקטאָרן

ווי צו רעדוצירן דעם ראַש פון פאָטאָדעטעקטאָרן

דער ראַש פון פאָטאָדעטעקטאָרן נעמט אַרײַן הויפּטזעכלעך: קראַנט ראַש, טערמישער ראַש, שאָט ראַש, 1/f ראַש און ברייטבאַנד ראַש, אאַז"וו. די קלאַסיפֿיקאַציע איז נאָר אַ רעלאַטיוו גראָבע. דאָס מאָל וועלן מיר פֿאָרשטעלן מער דעטאַלירטע ראַש כאַראַקטעריסטיקס און קלאַסיפֿיקאַציעס צו העלפֿן אַלעמען בעסער פֿאַרשטיין די השפּעה פֿון פֿאַרשידענע טיפּן ראַש אויף די אַרויסגאַנג סיגנאַלן פֿון פאָטאָדעטעקטאָרן. נאָר דורך פֿאַרשטיין די מקורים פֿון ראַש קענען מיר בעסער רעדוצירן און פֿאַרבעסערן דעם ראַש פֿון פאָטאָדעטעקטאָרן, דערמיט אָפּטימיזירן די סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש פֿון דער סיסטעם.

שאָט ראַש איז אַ צופֿעליקע פלוקטואַציע געפֿירט דורך דער דיסקרעטער נאַטור פֿון לאַדונג טרעגער. ספּעציעל אין דעם פֿאָטאָעלעקטרישן עפֿעקט, ווען פֿאָטאָנען שלאָגן פֿאָטאָסענסיטיוו קאָמפּאָנענטן צו שאַפֿן עלעקטראָנען, איז די שאַפֿן פֿון די עלעקטראָנען צופֿעליק און פֿאָלגט די פּואַסאָן פֿאַרטיילונג. די ספּעקטראַלע כאַראַקטעריסטיקס פֿון שאָט ראַש זענען פֿלאַך און אומאָפּהענגיק פֿון דער פֿרעקווענץ מאַגניטוד, און דעריבער ווערט עס אויך גערופֿן ווײַסע ראַש. מאַטעמאַטישע באַשרייַבונג: דער וואָרצל מיטל קוואַדראַט (RMS) ווערט פֿון שאָט ראַש קען אויסגעדריקט ווערן ווי:

צווישן זיי:

e: עלעקטראָנישע אָפּצאָל (אומגעפער 1.6 × 10-19 קולאָמבס)

אידאַרק: טונקעלער קראַנט

Δf: באַנדברייט

שאָט ראַש איז פּראָפּאָרציאָנעל צו דער מאַגניטוד פון דעם קראַנט און איז סטאַביל ביי אַלע פרעקווענצן. אין דער פֿאָרמולע, רעפּרעזענטירט Idark דעם טונקל קראַנט פון דער פאָטאָדיאָד. דאָס הייסט, אָן ליכט, האָט די פאָטאָדיאָד אַן אַנוואָנטעד טונקל קראַנט ראַש. ווי דער אינהערענטער ראַש ביים גאָר פֿראָנט עק פֿון דעם פאָטאָדעטעקטאָר, ווי גרעסער דער טונקל קראַנט, אַלץ גרעסער דער ראַש פֿון דעם פאָטאָדעטעקטאָר. טונקל קראַנט ווערט אויך באַאיינפֿלוסט דורך דער בייאַס אָפּערייטינג וואָולטידזש פֿון דער פאָטאָדיאָד, דאָס הייסט, ווי גרעסער די בייאַס אָפּערייטינג וואָולטידזש, אַלץ גרעסער דער טונקל קראַנט. אָבער, די בייאַס אַרבעט וואָולטידזש באַאיינפֿלוסט אויך די דזשאַנקשאַן קאַפּאַסיטאַנס פֿון דעם פאָטאָדעטעקטאָר, דערמיט באַאיינפֿלוסטנדיק די גיכקייט און באַנדווידט פֿון דעם פאָטאָדעטעקטאָר. דערצו, ווי גרעסער די בייאַס וואָולטידזש, אַלץ גרעסער די גיכקייט און באַנדווידט. דעריבער, אין באַצוג צו דעם שאָט ראַש, טונקל קראַנט און באַנדווידט פאָרשטעלונג פֿון פאָטאָדיאָדן, זאָל מען דורכפֿירן אַ גלייַכגעוויכטיקן פּלאַן לויט די פאַקטישע פּראָיעקט רעקווייערמענץ.

2. 1/f פליקער ראַש

1/f ראַש, אויך באַקאַנט ווי פליקער ראַש, קומט מערסטנס פאר אין דער נידעריק-פרעקווענץ קייט און איז פארבונדן מיט פאַקטאָרן ווי מאַטעריאַל חסרונות אָדער ייבערפלאַך ריינקייט. פון זיין ספּעקטראַל כאַראַקטעריסטיק דיאַגראַמע, קען מען זען אַז זיין מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייט איז באַדייטנד קלענער אין דער הויך-פרעקווענץ קייט ווי אין דער נידעריק-פרעקווענץ קייט, און פֿאַר יעדער 100 מאָל פאַרגרעסערונג אין פרעקווענץ, די ספּעקטראַל געדיכטקייט ראַש לינעאַרלי פאַרקלענערט זיך מיט 10 מאָל. די מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייט פון 1/f ראַש איז ינווערסלי פּראָפּאָרציאָנעל צו דער פרעקווענץ, דאָס הייסט:

צווישן זיי:

SI(f) : ראַש מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייט

איך: קראַנט

פֿ: פֿרעקווענץ

1/f ראַש איז באַדייטנדיק אין די נידעריק-פרעקווענץ קייט און ווערט שוואַכער ווי די פרעקווענץ וואַקסט. די כאַראַקטעריסטיק מאכט עס אַ הויפּט מקור פון ינטערפיראַנס אין נידעריק-פרעקווענץ אַפּלאַקיישאַנז. 1/f ראַש און ברייטבאַנד ראַש קומען דער הויפּט פון די וואָולטידזש ראַש פון די אָפּעראַציאָנעל אַמפּליפייער אין די פאָטאָדעטעקטאָר. עס זענען פילע אנדערע מקורים פון ראַש וואָס ווירקן די ראַש פון פאָטאָדעטעקטאָרס, אַזאַ ווי די מאַכט צושטעלן ראַש פון אָפּעראַציאָנעל אַמפּליפייערז, קראַנט ראַש, און די טערמישע ראַש פון די קעגנשטעל נעץ אין די געווינס פון אָפּעראַציאָנעל אַמפּליפייער קרייזן.

3. וואָולטאַזש און קראַנט ראַש פון די אָפּעראַציאָנעל אַמפּליפייער: די וואָולטאַזש און קראַנט ספּעקטראַל געדיכטקייטן זענען געוויזן אין די פאלגענדע בילד:

אין אפעראציאנעלע פארשטארקער קרייזן, ווערט שטראָם ראַש צעטיילט אין אין-פאַזע שטראָם ראַש און ינווערטירנדיק שטראָם ראַש. דער אין-פאַזע שטראָם ראַש i+ פליסט דורך די מקור אינערלעכע קעגנשטעל Rs, דזשענערייטינג אַן עקוויוואַלענט וואָלטידזש ראַש u1= i+*Rs. I- ינווערטירנדיק שטראָם ראַש פליסט דורך די געווינס עקוויוואַלענט קעגנשטעל R צו דזשענערירן עקוויוואַלענט וואָלטידזש ראַש u2= I-* R. אַזוי ווען די RS פון די מאַכט צושטעל איז גרויס, איז די וואָלטידזש ראַש קאָנווערטעד פון שטראָם ראַש אויך זייער גרויס. דעריבער, צו אָפּטימיזירן פֿאַר בעסער ראַש, איז די מאַכט צושטעל ראַש (אַרייַנגערעכנט אינערלעכע קעגנשטעל) אויך אַ שליסל ריכטונג פֿאַר אָפּטימיזאַציע. די ספּעקטראַל געדיכטקייט פון שטראָם ראַש ענדערט זיך אויך נישט מיט אָפטקייַט ווערייישאַנז. דעריבער, נאָך זייַענדיק פארשטארקט דורך די קרייז, עס, ווי די טונקל שטראָם פון די פאָטאָדיאָד, קאַמפּרעהענסיוולי פאָרמירט די שאָט ראַש פון די פאָטאָדעטעקטאָר.

4. דער טערמישער ראַש פון דעם קעגנשטעל נעץ פֿאַר דעם געווינס (אַמפּליפיקאַציע פאַקטאָר) פון דעם אָפּעראַציאָנעלן אַמפּליפייער קרייַז קען ווערן קאַלקולירט מיט דער פאלגענדער פאָרמולע:

צווישן זיי:

k: באָלצמאַן קאָנסטאַנט (1.38 × 10-23J/K)

ט: אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור (ק)

ר: קעגנשטאנד (אָהמס) טערמישער ראַש איז פֿאַרבונדן מיט טעמפּעראַטור און קעגנשטאנד ווערט, און זײַן ספּעקטרום איז פלאַך. מען קען זען פֿון דער פֿאָרמולע אַז ווי גרעסער דער געווינס קעגנשטאנד ווערט, אַלץ גרעסער דער טערמישער ראַש. ווי גרעסער די באַנדברייט, אַלץ גרעסער וועט אויך זײַן דער טערמישער ראַש. דעריבער, כּדי צו זיכער מאַכן אַז דער קעגנשטאנד ווערט און באַנדברייט ווערט טרעפֿן ביידע די געווינס רעקווייערמענץ און די באַנדברייט רעקווייערמענץ, און לעצטלעך אויך פֿאָדערן נידעריק ראַש אָדער הויך סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש, דאַרף די אויסוואַל פֿון געווינס קעגנשטאַנדן קערפֿול באַטראַכט און עוואַלויִרט ווערן באַזירט אויף די פאַקטישע פּראָיעקט רעקווייערמענץ כּדי צו דערגרייכן דעם אידעאַלן סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש פֿון דער סיסטעם.

קיצור

ראַש פֿאַרבעסערונג טעכנאָלאָגיע שפּילט אַ באַדײַטנדיקע ראָלע אין פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פֿון פֿאָטאָדעטעקטאָרן און עלעקטראָנישע דעוויסעס. הויכע פּינקטלעכקייט מיינט נידעריק ראַש. ווי טעכנאָלאָגיע פֿאָדערט העכערע פּינקטלעכקייט, ווערן די פֿאָדערונגען פֿאַר ראַש, סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש, און עקוויוואַלענט ראַש מאַכט פֿון פֿאָטאָדעטעקטאָרן אויך העכער און העכער.