Fotodiodni ojačevalniki - F9 - IJS

Fotodiodni ojačevalnikE.Margannapetosti in zmanjšanjem upornosti bremena, oziroma z uporabo tokovno–napetostnega pretvornika.Večinoma pri fotodiodah z veliko površino vpliva na > r, oziroma 0h, predvsemkapacitivnost fotodiode GDin zunanja impedanca bremena VL. Vendar imajomnogi sodobni ojačevalniki tako visoko lastno zgornjo mejno frekvenco, da jenjihova efektivna vhodna impedanca (v tokovno–napetostni vezavi je toimpedanca bremena fotodiode) 0.1 H , ali manj. Ob definicijah za > r in 0hbipotem utegnili pomisliti, da se v tem primeru > r zniža (in 0hzviša) soramernozmanjšanju V L , pa ni tako. Dejansko je vzponski čas foto-toka omejen zmobilnostjo elektronov in vrzeli v osiromašeni plast, ter z efektivno debelinote plasti in zaporno napetostjo.Drugače pa je pri fotodiodah z majhno površino. Če za primer vzamemo#fotodiodo SFH203, katere aktivna površina je Eœ" mm , in kapacitivnostPN-spoja GD!œ "" pF (brez zaporne napetosti), ter vzponski čas > r œ & ns, biob bremenu V L= &! H po definicijah za > r in 0hnapačno pričakovali vrednosti#Þ#GDVL œ "Þ# ns, oziroma "Î# 1GDVLœ #)* MHz. V resnici pa dominira> r œ & ns (posledično 0h¸ (! MHz).Kljub temu je tudi pri fotodiodah z majhno površino zaželjeno, da jeobremenjena s kar se da nizko efektivno impedanco, predvsem zaradilinearnosti in stabilnosti sistema. Delno pa je razlog tudi hitrejši odziv sistema,ker vsaka še tako majhna kapacitivnost, če jo moramo polniti in prazniti zomejeno velikostjo toka, upočasni sistem neposedno, pa tudi posredno prekpotrebne večje kompenzacijske kapacitivnosti v povratni zanki.10) Šumu enakovredna moč, T NŠumu enakovredna moč (angl., ‘noise equivalent power’, NEP), je tista močvpadne svetlobe, ki bi povzročila enako izhodno napetost kot je efektivna(‘rms’) amplituda šuma fotodiode. Drugače povedano, je to svetlobna jakost,ki je potrebna da dobimo razmerje signal Î(signal+šum) œ "Î#. T N se običajnopodaja pri valovni dolžini - m , pri kateri je spektralni odziv maksimalen. Gledena to da je šum sorazmeren korenu iz širine frekvenčnega pasu, È?0 , glejenačbo (3.7), izkazujemo v normiranem frekvenčnem pasu 1 Hz:T NT Î œ 3 ÎN [W ] N [A ÈHz]ÈHzW [AÎW]( 3.15a-b)K celotnemu šumu, ki ga moramo upoštevati, prispeva svoj delež tudi termičnišum upornosti bremena, vhodni šum ojačevalnika, ter pasovna širina prenosnefunkcije sistema. Celotni šum je enak korenu iz vsote kvadratov posamičnihšumnih komponent, ob predpostavki da procesi generiranja šuma niso medseboj korelirani.11) Največja dovoljena zaporna napetost, Z rmaxKot smo že pojasnili na začetku, zaporna napetost je pri fotodiodah pogostozaželjena, ker izboljša hitrost odziva in linearnost. Vendar vsakapolprevodniška dioda nad maksimalno zaporno napetostjo začne močnoprevajati tok, ter sproži izredno povečanje toplote v P-N spoju, zaradi katere seta lahko trajno poškoduje, ali celo uniči. Proizvajalci merijo to napetost takom-26-