Parameter karakteristik dasar fotodetektor sinyal optik

Parameter karakteristik dasar sinyal optikfotodetektor:

Sebelum mengkaji berbagai bentuk fotodetektor, parameter karakteristik kinerja operasinyafotodetektor sinyal optikKarakteristik ini meliputi responsivitas, respons spektral, daya ekivalen derau (NEP), detektivitas spesifik, dan detektivitas spesifik. D*), efisiensi kuantum, dan waktu respons.

1. Responsivitas Rd digunakan untuk mengkarakterisasi sensitivitas respons perangkat terhadap energi radiasi optik. Responsivitas ini direpresentasikan oleh rasio sinyal keluaran terhadap sinyal insiden. Karakteristik ini tidak mencerminkan karakteristik derau perangkat, melainkan hanya efisiensi konversi energi radiasi elektromagnetik menjadi arus atau tegangan. Oleh karena itu, responsivitas dapat bervariasi seiring dengan panjang gelombang sinyal cahaya insiden. Selain itu, karakteristik respons daya juga merupakan fungsi dari bias yang diberikan dan suhu sekitar.

2. Karakteristik respons spektral adalah parameter yang mengkarakterisasi hubungan antara karakteristik respons daya detektor sinyal optik dan fungsi panjang gelombang sinyal optik datang. Karakteristik respons spektral fotodetektor sinyal optik pada panjang gelombang yang berbeda biasanya dijelaskan secara kuantitatif melalui "kurva respons spektral". Perlu dicatat bahwa hanya karakteristik respons spektral tertinggi dalam kurva yang dikalibrasi dengan nilai absolut, dan karakteristik respons spektral lainnya pada panjang gelombang yang berbeda dinyatakan dengan nilai relatif yang dinormalisasi berdasarkan nilai tertinggi karakteristik respons spektral.

3. Daya ekivalen derau adalah daya sinyal cahaya datang yang diperlukan ketika tegangan sinyal keluaran yang dihasilkan oleh detektor sinyal optik sama dengan tingkat tegangan derau inheren perangkat itu sendiri. Daya ekivalen derau merupakan faktor utama yang menentukan intensitas sinyal optik minimum yang dapat diukur oleh detektor sinyal optik, yaitu sensitivitas deteksi.

4. Sensitivitas deteksi spesifik adalah parameter karakteristik yang mencirikan karakteristik inheren material fotosensitif detektor. Ini merupakan kerapatan arus foton insiden terendah yang dapat diukur oleh detektor sinyal optik. Nilainya dapat bervariasi sesuai dengan kondisi operasi detektor panjang gelombang sinyal cahaya yang diukur (seperti suhu sekitar, bias yang diberikan, dll.). Semakin besar lebar pita detektor, semakin besar area detektor sinyal optik, semakin kecil NEP daya ekivalen derau, dan semakin tinggi sensitivitas deteksi spesifiknya. Sensitivitas deteksi spesifik detektor yang lebih tinggi berarti detektor tersebut cocok untuk mendeteksi sinyal optik yang jauh lebih lemah.

5. Efisiensi kuantum Q adalah parameter karakteristik penting lainnya dari detektor sinyal optik. Ini didefinisikan sebagai rasio jumlah "respons" terukur yang dihasilkan oleh fotomon dalam detektor terhadap jumlah foton yang datang pada permukaan bahan fotosensitif. Misalnya, untuk detektor sinyal cahaya yang beroperasi pada emisi foton, efisiensi kuantum adalah rasio jumlah fotoelektron yang dipancarkan dari permukaan bahan fotosensitif terhadap jumlah foton dari sinyal terukur yang diproyeksikan ke permukaan. Dalam detektor sinyal optik yang menggunakan bahan semikonduktor sambungan p-n sebagai bahan fotosensitif, efisiensi kuantum detektor dihitung dengan membagi jumlah pasangan lubang elektron yang dihasilkan oleh sinyal cahaya terukur dengan jumlah foton sinyal datang. Representasi umum lainnya dari efisiensi kuantum detektor sinyal optik adalah dengan menggunakan responsivitas detektor Rd.

6. Waktu respons merupakan parameter penting untuk mengkarakterisasi kecepatan respons detektor sinyal optik terhadap perubahan intensitas sinyal cahaya terukur. Ketika sinyal cahaya terukur dimodulasi menjadi bentuk pulsa cahaya, intensitas sinyal listrik pulsa yang dihasilkan oleh aksinya pada detektor perlu "naik" ke "puncak" yang sesuai setelah waktu respons tertentu, dan dari "puncak" tersebut kemudian turun kembali ke "nilai nol" awal yang sesuai dengan aksi pulsa cahaya. Untuk menggambarkan respons detektor terhadap perubahan intensitas sinyal cahaya terukur, waktu ketika intensitas sinyal listrik yang dihasilkan oleh pulsa cahaya datang naik dari nilai tertingginya 10% ke 90% disebut "waktu naik", dan waktu ketika bentuk gelombang pulsa sinyal listrik turun dari nilai tertingginya 90% ke 10% disebut "waktu turun" atau "waktu peluruhan".

7. Linearitas respons merupakan parameter karakteristik penting lainnya yang mencirikan hubungan fungsional antara respons detektor sinyal optik dan intensitas sinyal cahaya yang diukur. Hal ini memerlukan keluaran daridetektor sinyal optikproporsional dalam rentang tertentu dari intensitas sinyal optik yang diukur. Biasanya didefinisikan bahwa persentase deviasi dari linearitas masukan-keluaran dalam rentang intensitas sinyal optik masukan yang ditentukan merupakan linearitas respons detektor sinyal optik.