改3.3探测器中的噪声.ppt

第三节 光电探测器的噪声 1．热噪声(Johnson噪声) 2. 散粒噪声（Shot噪声） 3．产生－复合噪声 4．1/f 噪声 5．温度噪声（热探测器独有） 噪声的表示方法 噪声分类 探测器噪声 噪声等效电路 (b) (c) 探 测 器 放 大 器 示波器 (a) 光 入射光功率较大时： 正弦信号 降低入射光功率，增大放大率： 带毛刺的正弦信号 入射光功率再降低时： 正弦波幅度被噪声完全埋没 对入射光功率正弦调制 随机的，瞬间的幅度不能预知的起伏，其长时间的平均值为零。 所以不能用其平均值表示噪声 噪声的基本概念 噪声的表示方法 均方噪声 均方根噪声 时域 频域 功率谱 均方噪声 多个噪声源 （互不相关） 代表１Ω电阻上产生的功率 只有均方噪声具有叠加特性 均方根噪声 这正是我们用电流表所测量到的那种有效电流 功率谱S(f) ——噪声自相关函数的傅立叶变换 代表频率为f的噪声在１Ω电阻上产生的功率 均方噪声 代表各种频率噪声的集合在１Ω电阻上产生的功率 均方噪声与功率谱联系 功率谱为常数： 功率谱不为常数： Δf为频带宽度 用等效带宽Δf表述 噪声分类： 噪声影响信号（特别是弱信号）的测量和处理 探测器的噪声 1．热噪声 2. 散粒噪声 3．产生－复合噪声 4．1/f 噪声 5．温度噪声 热噪声是由于载流子的瞬时热运动而引起电流或电压的瞬时扰动。 Δf为测量的频带等效宽度， R为器件输入电阻实部 热噪声： 白噪声 它犹如射出的散粒无规则地落在靶上所呈现的起伏。这种随机起伏所形成的噪声称为散粒噪声。 光电管中的光电子从阴极表面逸出的随机性； PN结中载流子通过结区的随机性； 入射到探测器上的光子的随机性 I为器件输出平均电流 散粒噪声：白噪声 在半导体器件中，在一定温度和光照下，瞬间载流子的产生数和复合数是有起伏的，于是载流子浓度的起伏引起电导率的起伏，由此造成器件输出电流的噪声叫做复合噪声 产生－复合噪声不再是“白”噪声？？ I－总平均电流，N0－总的自由载流子数， τ－载流子寿命，f－测量噪声的频率 1/f 噪声通常又称为电流噪声 －－也称为闪烁噪声或过剩噪声 低频区： 300Hz以下 机理目前尚不清楚 a、β、Ｃ由实验测量 热探测器中由于器件本身吸收和传导等的热交换引起的温度起伏 Gt为器件的热导，τt=Ct/Gt为器件的热时间常数 低频 低频温度噪声也有白噪声性质