Technische Optik in der Praxis

7.3 Detektoren 193
Mit fallender Wellenlänge nimmt die Empfindlichkeit ab. Der Detektorparameter
Stromempfindlichkeit RI (Responsivity) wird als Verhältnis von
strahlungsbedingtem Fotostrom IF zur empfangenen Strahlungsleistung Pe
definiert:
RI = IF
Pe
= η · λ · q
¯h · c
. (7.4)
Der typische Verlauf der spektralen Empfindlichkeit RI(λ) von Si-Quantendetektoren
ist in Abb. 7.15 dargestellt.
Der Stromfluß I resultiert aus der Spannung U über dem Fotoleiter mit
dem Leitwert G, der sich bei Bestrahlung um ∆G ändert:
∆G = IF ·
τ · µ
l2 = RI
τ · µ
· Pe ·
l2 (7.5)
l: wirksame Fotoleiterlänge
τ: Ladungsträgerlebensdauer
µ: Ladungsträgerbeweglichkeit.
Bei Fotoleitern lassen sich hohe Empfindlichkeiten nicht mit guten dynamischen
Eigenschaften vereinbaren. Die Zeitkonstante liegt meist im Mikrobis
Millisekundenbereich. Sehr empfindliche Fotoleiter besitzen Dunkelwiderstände
bis zu 100 MΩ. Bei Bestrahlung kann deren Widerstand unter
1kΩsinken.
Neben der Empfindlichkeit ist die Detektivität D∗ eines Fotodetektors
bedeutsam. Sie berücksichtigt das Detektorrauschen. Es wird als rauschäquivalente
Strahlungsleistung NEP am Detektoreingang beschrieben (häufig
auch auf die Quadratwurzel der Bandbreite bezogen). Ein optisches Eingangssignal
mit der Leistung NEP würde am Detektorausgang gerade das
Signal/Rauschverhältnis von Eins erzeugen.
D ∗ √ √
B · A
=
(7.6)
NEP
B: Bandbreite
A: Detektorfläche.
Abb. 7.15. Spektrale Empfindlichkeit von Si-
Quantendetektoren