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Silicon Detectors

Silicon Detectors

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Photovoltaic 효과를 통해 silicon detector는 빛 에너지를 전류로 변환 시켜 줍니다. 이 원리는 detector의 conduction band와 valence 사이의 작은 에너지 차이로 인해 생깁니다. Valence band에 있는 전자를 conduction band로 자극 시킬 수 있는 에너지가 있는 빛이 detector에 닿으면 축적된 전하(charge)를 외부 회로의 전류 흐름으로 이끌어 냅니다. 전자를 자극 시키는 것은 빛뿐만 아니므로, detector는 입사 빛으로 된 전류뿐만 아니라 다른 전류를 포함합니다. 예를 들면 열 에너지의 변화는 쉽게 빛의 intensity 변화로 이해 될 수 있습니다. 빛이 아닌 다양한 에너지들이 이러하며, 이와 같은 에너지들이 합쳐져서 detector의 total noise를 만듭니다.

Overall signal output에서 noise level의 비는 일반적으로 signal to noise ratio (S/N)라고 하며, 특별한 용도에 noise가 연관될 경우 신호대 잡음비가 사용될 수 있습니다. Noise가 detector의 주요 판별 요소이며, detector를 선택할 때 가장 중요하게 고려되어야 할 점입니다.

다른 운영 모드

Photovoltaic (Unbiased): PV운영 중 외부 bias가 photodiode에 적용되지 않습니다. 암전류가 bias의 크기이므로 PV 운영이 소음의 원인인 암전류를 제거합니다. 이 경우 NEP가 낮아져서 낮은 파장에 높은 민감도를 허용합니다. 낮은 신호 탐지에 유용합니다. 하나의 단점은 높은 파장에서 조금 낮은 응답을 보입니다. (그래프 참조)

Photoconductive(Biased): PC 운영 중 Photodiode에 reverse bias는 빠른 rise time과 같은 몇몇 response advantages를 가집니다. 이런 종류의 운영은 높은 주파수 사용 용도에 적합 합니다. 하나의 단점은 bias 전류를 적용하면 암전류가 증가하여 시스템에 noise가 발생됩니다.

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