Zgomotul termic este cauzat de mișcarea termică haotică a electronilor liberi. Ca urmare a acestei mișcări, numărul de electroni care se deplasează într-o singură direcție nu este egal cu numărul de electroni care se mișcă în direcția opusă. Diferența creează tensiune. definită de formula Nyquist:
unde k = 1,38 10 -23 este constanta Boltzmann, W c / deg; T este temperatura stratului, K; Df este banda de frecvență în care se măsoară fluctuația de tensiune, 1 / s; ut - valoarea efectivă a tensiunii de zgomot termic, V.
Zgomotul curent este cauzat de o schimbare a rezistenței circuitului receptorului cu curentul întunecat care curge datorită mișcării termice a electronilor și recombinării lor cu suporturi pozitive (găuri). Aceste zgomote sunt suprapuse de zgomotul electrozilor de contact:
unde k1 este o valoare constantă pentru fiecare tip de receptor (de exemplu, pentru un fotoconductor cu sulfură de plumb k1 = 10 -11 -10 -12); iт - valoarea medie a curentului în absența fluxului de radiație (Ф = 0); f este frecvența medie în banda de trecere a amplificatorului, Hz; Df este lărgimea de bandă a amplificatorului, Hz; ui este valoarea efectivă a tensiunii de zgomot actuale.
Zgomotul de radiație (de fond) uf apare atunci când temperatura receptorului se schimbă ca urmare a schimbului de căldură între receptor și mediu:
unde ΔΦm este schimbarea fluxului de căldură, k2 este coeficientul de proporționalitate;
Aici qn este zona zonei sensibile; e este emisivitatea (spre deosebire de un corp absolut negru); k este constanta Boltzmann; s este constanta Stefan-Boltzmann; T este temperatura, K.
Este important să rețineți că depinde de.
Limită de sensibilitate. Valoarea minimă a fluxului de radiație, care determină un semnal egal cu tensiunea de zgomot la intrarea sa, se numește pragul de sensibilitate al receptorului:
unde uc este tensiunea semnalului, B, care corespunde fluxului radiant F, W incident pe fotodetector.
Puterea echivalentă a zgomotului sau puterea de radiație echivalentă cu zgomotul sau sensibilitatea la prag normalizată a lui Fn, f:
Dacă în formula (4.13) raportul uc / uw. obținută de dispozitivul de măsurare cu banda Df, este atribuită benzii de 1 Hz și se presupune că în această bandă tensiunea uw nu depinde de frecvență, obținem formula (4.14).
Cu ajutorul fp, f, este posibilă efectuarea unei evaluări comparative a diferiților receptoare, ale căror dispozitive de amplificare au diferite lățimi de bandă Df.
Pentru evaluarea fotodetectoarelor, indiferent de zona elementului de detectare, se introduce noțiunea de "detectabilitate a receptorului" D *:
cm, Hz 1/2 / W. (4.15)
Valoarea lui D * face posibilă estimarea calității materialului stratului fotosensibil al fotodetectoarelor, compararea receptoarelor interne cu cele străine. Rețineți că, în ceea ce privește D *, fotodetectoarele interne sunt, în unele cazuri, superioare celor străine.
În conformitate cu (4.15), sensibilitatea la prag normalizată Φηfq este dată de
W Hz -1/2 cm -1. (4.16)
Sensibilitatea integrală Si este panta semnalului uc la ieșirea fotodetectorului din fluxul incident F:
Majoritatea fotodetectoarelor utilizate în infraroșu GOS au Si = 10 4 -10 5 V / W.
Sensibilitate spectrală relativă Sl:
Constanta de timp t caracterizeaza inertia dispozitivului fotodetector ca o legatura aperiodica de ordinul I si este egala cu timpul in care semnalul de iesire obtinut din receptor ajunge la 0,63 din valoarea maxima.
Intervalul dinamic al dispozitivului fotodetector este determinat de domeniul semnalului de intrare (fluxul care se încadrează) de la valoarea minimă la valoarea maximă și se caracterizează prin raportul Φmax / Фп. unde Φmax este valoarea maximă a debitului corespunzător secțiunii liniare (cu o toleranță dată în Si) a dependenței uc (Φ).