Photodiode Dunkelstrom & Linearität

[Lichti (Gast)]

Hallo,

Sind Photodioden ab dem Dunkelstrom linear, also kann man via Datenblatt 
wie im Anhang (sfh203pfa) zurückrechnen ab welcher Leistungssdichte der 
Strom beginnt zu steigen, in dem Fall ca. 1.1*10^-1uW/cm²?

[Georg (Gast)]

Lichti schrieb:
> kann man via Datenblatt
> wie im Anhang (sfh203pfa) zurückrechnen

Photodioden sind über einige Dekaden linear, normalerweise mehr als die 
4 im Diagramm, das ist ihr grösster Vorteil. Aber prinzipiell gilt, 
zumindest im juristischen Sinn, dass man nichts voraussetzen darf was im 
Datenblatt nicht ausdrücklich drin steht. Auch wenn technisch gesehen 
einiges für deine Vermutung spricht.

Selber nachmessen ist natürlich ziemlich aufwendig.

Georg

[Lichti (Gast)]

Achso, habe gerade im Datenblatt die "Noise Equivalent Power" gefunden, 
was die Leistung angeben soll, bei welcher das SNR 1 ist.

In dem Fall 2.9×10^–14W pro Hz^0.5

Wenn ich das richtig verstehe, bezieht sich das auf die Leistung auf der 
Detektorfläche.
Also wenn man das auf 1MHz Bandbreite umrechnet, sind das 2.9x10^-5uW 
für die Detektorfläche von 1mm², bzw. umgerechnet auf die Einheit im 
Diagramm 2.9x10^-3uW/cm².

Lässt sich aber wohl nicht mit der statischen Leistungsdichte aus dem 
Diagramm vergleichen. Und rauschen und Dunkelstrom sind ja auch 
zweierlei.

[Lurchi (Gast)]

Der Strom wird schon ab minimaler Intensität ansteigen. Das geht also 
schon bei 0 los. Rein von der Physik hat man beim Nullpunkt des 
Photostromes immer noch den thermischen Hintergrund - bei einer kalten 
Quelle kann der Photostrom da sogar das Vorzeichen wechseln. Für 
Silizium bei Raumtemperatur ist das aber wirklich wenig - für Germanium 
wird es schon merklich. Nach unten ist die Frage wo man es nutzen kann, 
wegen Rauschen und thermischer Stabilität (der Dunkelstrom ändert sich 
recht stark mit der Temperatur).

Bei der Linearität ist es auch eine Frage wie linear man voraussetzt 
bzw. fordert. Zu höheren Intensitäten kann es da mehr oder weniger 
starke Abweichungen geben, je auch Ausführung (z.B. Verunreinigungen, 
Dotier-stoffen). Wenn man 1% Abweichung in der Steigung erlaubt wird der 
"lineare" Bereich größer als bei 0.1%. Meist sind die Abweichungen aber 
recht klein und man muss sich ggf. schon anstrengen um sie überhaupt zu 
sehen.

[Lichti (Gast)]

Achso, dann kann sogar ein einzelnes Photon für einen Stromfluss sorgen 
(auch wenn dieser im Rauschen untergeht)?

Interessant. Ich dachte bisher, dass es erst eine gewisse Menge an 
Photonen pro Zeit braucht um den Ruhestrom zu überwinden. Aber da der ja 
in die selbe Richtung fliesst, wird sich das aufsummieren.

[Georg (Gast)]

Lichti schrieb:
> Achso, dann kann sogar ein einzelnes Photon für einen Stromfluss sorgen

Ja, aber da gibt es geeignetere Sensoren dafür.

Georg

[Hp M. (nachtmix)]

Der thermisch verursachte Dunkelstrom ist die Hauptstörquelle bei der 
Messung sehr geringer Lichtintensitäten.
Bei Spektrometern kenne ich Kameras, bei denen der Si-Chip auf -70°C 
gekühlt wird. Wenn ich es recht in Erinnerung habe, entsprach der 
Dunkelstrom je Pixel dann 29 Elektronen pro Sekunde.

Die Astronomen kühlen ihre Kamerachips sogar mit flüssigem Stickstoff.