5.2.1几种典型的内部噪声 (1)散粒噪声 无光照下，由于热激发作用，而随机地产生电子所造成的起伏（以光电子发射为例）。 其有效值为 1 =eiaAf,V =2eigAfR2 (5.2-2) 如果探测器具有内增益M,则上式还应乘以M。 (2)产生-复合噪声 对光电导探测器，载流子热激发的是电子-空穴对。因此，不仅有载流子产生的起伏， 而且还有载流子复合的起伏，这样就使起伏加剧，简称为产生-复合噪声，记为gr和Vg 即 1g-,=V4ei4M2，或Vg-,=V4ei,R2M2A/ (5.2-3) 式中，M是光电导的内增益。 2022/10/7 6
2022/10/7 6 5.2.1 几种典型的内部噪声
(3)光子噪声 光子噪声，全称光电子噪声，是由光的统计本质和光电传感器中光电转换过程引起的。 对于成像测量系统，在弱光照的情况下，光子噪声其影响更为严重，此时常用具有泊松 密度分布的随机变量作为光子噪声的模型。 (4)热噪声 热噪声存在于所有电子器件和传输介质中，又称为约翰逊噪声。热噪声的大小与阻性材 料的阻值、温度及工作带宽有关。例如，电阻R的热噪声电流为 i话=4KTy/R (5.2-4) 相应的热噪声电压为 话=R22=4KIR△f (5.2-5) 噪声的电压有效值和电流有效值分别为 =匠=4KR4,或I,=居=V4KRAf1R (5.2-6) 2022/10/7
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(5)1f噪声 1f噪声又称为闪烁噪声或低频噪声。实验发现，探测器表面的工艺状态（缺陷或不均 匀等)对这种噪声的影响很大，所以有时也称为表面噪声或过剩噪声。1f噪声的经验规 律为 in2=KI,f1f,或un=KI.R”·△f1f9 (5.2-7) 式中，K为与元件制作工艺、材料尺寸、表面状态等有关的比例系数；为系数，它与 流过元件的电流有关，其值通常取2；为与元件材料性质有关的系数，其值在0.8~1.3之间， 大部分材料的值取1；y与元件阻值有关，一般在1.4~1.7之间。 一般说，只要限制低频端的调制频率不低于1kHz,这种噪声就可以防止。 (6)温度噪 它是由于材料的温度起伏而产生的噪声。在热探测器件中必须考虑温度噪声的影响。 温度为T的物体的热流量噪声方均值为 △Φ2=4AT2△ (5.2-8) 式中，A为传热面积；h为传热系数，其单位为W/(K):k为玻尔兹曼常数：T为材 料温度；△f为通带宽度。 2022/10/7 8
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5.2.2典型传感器的噪声分析 5.2.2.1光电倍增管的噪声 光电倍增管的噪声主要由散粒噪声和负载电阻的热噪声组成。其中，负载电阻的热噪声为 4KTA (5.2-9) R 而散粒噪声主要由阴极暗电流I,背景辐射电流Ih以及信号电流【s的散粒效应所引起的。 阴极散粒噪声电流为 Ia=2g印kAf=2gAfL+bk+1） (5.2-10) 散粒噪声电流将被逐级放大，并在每一级都产生自身的散粒噪声。如第1级输出的散粒噪声 电流为 I1=uG)2+2gμ64f=61+6) (5.2-11) 2022/10/7 9
2022/10/7 9 5.2.2 典型传感器的噪声分析
第2级输出的散粒噪声电流为 ID2=(1)+2ql8+8) (5.2-12) 第级倍增极输出的散粒噪声电流为 Ia=66263…6n(1+6n+6n6n1+…+a6a1…d) (5.2-13) 为简化问题，设各倍增极的发射系数都等于δ（各倍增极的电压相等时发射系数相差很小） 时，则倍增管末倍增极输出的散粒噪声电流为 Tron =2qhG28 (5.2-14) 6-1 对光电管而言，δ通常在36之间，并且，8越大，。 越接近于1。光电倍增管输出的散 6-1 粒噪声电流简化为 IiDn =2qlxG2Af (5.2-15) 2022/10/7 10
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