7.2.2 RESPUESTA , EFICIENCIA CUANTICA Y POTENCIA EQUIVALENTE DE RUIDO

7.2.2 RESPUESTA , EFICIENCIA CUANTICA Y POTENCIA EQUIVALENTE DE RUIDO

Consideramos al fotodector como una CAJA NEGRA que produce una corriente electrica proporcional al flujo fotonico instantaneoNO todos los fotones incidentes producen una contribucion a la fotocorriente

GENERALIZAPotencia optica P o flujo Q es constante con el tiempoIdealfotocorriente instantanea produce un flujo fotonico instantaneo

Radiacion de fondo

Ruido electronicoSe presentan fluctuaciones de radiacin trmica causadas por la cuantificacin de la mismaProduce fluctuacin aleatoria de la fotocorriente sobre su valor continuoConsecuencia ruido aditivoVARIANZA DE FLUCTUACIONESSi el rango espectral es de frecuencias que cumplan

Se tieneTres generadores de corrienteRuido de sealRadiacion de fondoRuido electrnicoEstan incorrelados

Corriente de Ruido shot

Corriente instantnea es anloga

Sigue distribucin de POISON

Refleja el ruido de cuantificacin de la propia radiacion

Corriente de ruido causada por la radiacin de fondoEficiencia cuntica menor que 1, no afecta por igual a la seal y al ruido sino empeora la relacin seal-ruido

POTENCIA EQUIVALENTE DE RUIDO (NEP)Potencia de seal ptica necesaria para alcanzar una relacin seal-ruido unidad a la salida del receptorSeal tenga al menos la misma potencia que el ruido para poder ser detectadaEs simplemente un parmetro que mide la sensibilidad de un receptor Para obtener es necesario escribir [7.29] en trminos de la potencia de la seal Utilizar adems [7.22]

NEP fotonico ideal

Puesto que NEP es la potencia P que hace S/N=1 se Debe sustituir P=NEP e igualarla a 1 Solo se considera este termino

Caso general con todas las fuentes de ruido

7.3. DISPOSITIVOS FOTODETECTORES7.3.1. FOTODIODO p-i-n

Su principio de funcionamiento es el mismo que el de una unin pn Polarizada en inversa

Potencia propagada es, en x=0 borde entre zce y zona p volumetricaEficiencia cuntica fotodido pn c.idealesRcoeficiente de reflexin en potencia[4.2] propagacin de ondas en dielectricosProduce despoblamiento en zce anchura w depende (tensin aplicada)Impurezas ionizadas producen un campo FUNCIONAMIENTOCara p es expuesta a radiacinCoeficiente de reflexion pequeo ala longitud de onda en cuestinLa mayor parte de la potencia incidente penetrara en el detector Energa(foton)>anchura banda prohibida: podr ser absorbido ceder energa a electrn(f abs genera e-h) ProblemasNo todos los fotones incidentes son absorbidosNo todos pares e-h se incorporan a la corrienteMal comportamiento en altas precuencias

Modelo sencillo

Todos los pares e-h generados en zce van a la corrienteNinguno de la zona n volumtrica contribuyeFlujo fotonico efectivo en producir correinte ser el absorbido en la zceEficiencia cuntica resultara asi

Deposita sobtr la cara expuesta a la radiacin una capa transparente de recubrimiento antirreflexivoNo dispone de impurezas ionizablesZona intrnseca densidad baja de electrones y huecos ausencia de radiacinCasi aislante(comparacin zonas p-n)absorbe casi toda tensin inversa aplicadaAnchura i aumenta arbitrariamente incrementando absorcin y eficiencia

ESTUDIO CUANTITATIVO

Continuidad en el semiconductorn y p son densidades volumtricas de electrones en la banda de conduccin y huecos en la banda de valenciaExpresa incremento en el numero de electrones libre por segundo

Densidades de corriente

Arrastre: movimiento de las cargas bajo fuerza de un campo elctrico adquieren velocidadDifusion: tendencia de cualquier conjunto de partculas inhomogeneamente distribuidas en el espacio a reditribuirse de forma homognea por efecto de agitacin termica

Fotocorriente zona nSegundo sumandoindependiente del flujo luminoso corriente inversa del diodo [CORRIENTE DE OSCURIDAD]

Fotocorriente en funcin de la potencia ptica incidente

Densidad de fotocorriente total del dioso