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散粒噪聲是指由于電子的隨機到達(dá)而引起器件中電流的隨機波動。因此,散粒噪聲與流過器件的電流大小相關(guān),并且服從泊松分布。散粒噪聲與熱噪聲相區(qū)別,熱噪聲在沒有任何電壓或平均電流的條件下同樣存在,而散粒噪聲在沒有電流條件下不存在。像素的散粒噪聲與像素中的電流相關(guān),包括光電流、暗電流。其計算公式如下:
光電流散粒噪聲與照度有關(guān),很難消除。與暗電流有關(guān)的散粒噪聲可以通過改變摻雜濃度減小暗電流,但這會降低量子效率。在本電路中,In=100 fA,Is=20 pA,Tint=20 μs,C int =2 fF,則Vdarkn=0.28 mV,Vsn=4 mV。
3.2 讀出電路噪聲
閃爍噪聲也稱為1/f 噪聲。在半導(dǎo)體材料中,晶體缺陷和雜質(zhì)的存在會產(chǎn)生陷阱, 陷阱隨機捕獲或釋放載流子形成閃爍噪聲。在讀出電路中,CTIA 放大器是閃爍噪聲的主要來源。
CTIA 讀出噪聲與輸入端電容Cin=Cpd、反饋電容Cfb,以及負(fù)載電容CL的設(shè)計均有關(guān),其小信號噪聲模型如圖4 所示。
圖4 CTIA 放大器噪聲模型
噪聲電壓為
在本電路中,Cfb=2 fF,Cpd=1.3 pF,CL=1 pf,α=1.5,T=300 K,則Vn=2 mV。