암전류의 원인은 무엇입니까?

광학 장치의 암전류 이해

암전류는 모든 광검출기와 광학 센서에 존재하는 고유한 전자 노이즈로, 입사광이 없을 때 발생한다는 점에서 구별됩니다. 이는 특히 저조도 조건에서 이러한 계측기의 성능과 감도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

암전류의 주요 원인

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• 전하 캐리어의 열 생성: 온도가 상승하면 반도체는 검출기 재료 내에서 전하 캐리어의 방출이 증가하여 암전류를 유발합니다.
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• 생성-재결합 노이즈: 반도체 내 전자-정공 쌍의 무작위 생성 및 재결합으로 인해 변동이 발생합니다.
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• 터널링: 전자는 광자를 흡수하지 않고 원자가에서 전도대로 전위 장벽을 통해 '터널'을 형성하여 암전류를 추가할 수 있습니다.
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• 표면 누출: 센서 표면의 결함이나 손상으로 인해 전류 누출 경로가 발생하여 암전류가 증가할 수 있습니다.
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• 대량 누출: 표면 누출과 유사하지만 검출기 재료의 대부분 내에서 발생합니다.
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암전류가 장치 성능에 미치는 영향

암전류는 신호 대 잡음비(SNR)에 영향을 미쳐 약한 빛 신호를 감지하는 센서의 능력을 제한합니다. 특히 이미지 품질이나 측정 정확도가 크게 저하될 수 있는 장시간 노출 및 저조도 응용 분야에서 문제가 됩니다.

암전류 최소화 전략

• 검출기 냉각: 온도를 낮추면 전하 운반체 이동성과 열 생성이 감소하여 암전류가 효과적으로 감소됩니다.
• 결함을 줄이기 위해 재료 및 제조 공정을 개선합니다.
• 누설 경로를 줄이기 위해 회로 설계 수정을 구현합니다.

암전류를 이해하고 관리하는 것은 광학 장치의 성능을 향상시키는 데 필수적이며, 특히 최소한의 소음이라도 상당한 영향을 미칠 수 있는 정밀 응용 분야에서는 더욱 그렇습니다. 신중한 재료 선택, 장치 설계 및 작동 조건을 통해 암전류의 영향을 실질적으로 완화할 수 있습니다.