Mar a lughdaicheas tu fuaim lorgairean-foto
Tha fuaim lorgairean-foton a’ gabhail a-steach sa mhòr-chuid: fuaim gnàthach, fuaim teirmeach, fuaim peilear, fuaim 1/f agus fuaim leathann-bann, msaa. Chan eil an seòrsachadh seo ach caran garbh. An turas seo, bheir sinn a-steach feartan agus seòrsachadh fuaim nas mionaidiche gus cuideachadh le bhith a’ tuigsinn buaidh diofar sheòrsaichean fuaim air comharran toraidh lorgairean-foton nas fheàrr. Is ann dìreach le bhith a’ tuigsinn stòran fuaim as urrainn dhuinn fuaim lorgairean-foton a lughdachadh agus a leasachadh nas fheàrr, agus mar sin co-mheas comharra-gu-fuaim an t-siostaim a bharrachadh.
Is e caochlaideachd air thuaiream a th’ ann am fuaim peilear air adhbhrachadh le nàdar fa leth luchd-giùlain cosgais. Gu sònraichte anns a’ bhuaidh foto-dealain, nuair a bhuaileas fotonan co-phàirtean mothachail air solas gus dealanan a chruthachadh, tha gineadh nan dealanan sin air thuaiream agus a rèir an t-sgaoilidh Poisson. Tha feartan speactram fuaim peilear rèidh agus neo-eisimeileach bho mheudachd tricead, agus mar sin canar fuaim geal ris cuideachd. Tuairisgeul matamataigeach: Faodar luach cuibheasach ceàrnagach (RMS) fuaim peilear a chuir an cèill mar:
Nam measg:
e: Cosgais dealain (timcheall air 1.6 × 10-19 coulombs)
Idark: Sruth dorcha
Δf: Leud-bann
Tha fuaim an losgaidh co-rèireach ri meud an t-srutha agus tha e seasmhach aig a h-uile tricead. Anns an fhoirmle, tha Idark a’ riochdachadh sruth dorcha an foto-diode. ’S e sin, nuair nach eil solas ann, tha fuaim sruth dorcha nach eilear ag iarraidh aig an foto-diode. Mar an fhuaim nàdarrach aig ceann aghaidh an lorgaire-foto, mar as motha an sruth dorcha, ’s ann as motha fuaim an lorgaire-foto. Tha buaidh aig bholtaids obrachaidh claonaidh an foto-diode air sruth dorcha cuideachd, ’s e sin, mar as motha am bholtaids obrachaidh claonaidh, ’s ann as motha an sruth dorcha. Ach, tha buaidh aig bholtaids obrach claonaidh cuideachd air comas ceangail an lorgaire-foto, agus mar sin a’ toirt buaidh air astar agus leud-bann an lorgaire-foto. A bharrachd air an sin, mar as motha am bholtaids claonaidh, ’s ann as motha an astar agus an leud-bann. Mar sin, a thaobh fuaim an losgaidh, sruth dorcha agus coileanadh leud-bann foto-diodes, bu chòir dealbhadh reusanta a dhèanamh a rèir riatanasan a’ phròiseict fhèin.
2. Fuaim Crathaidh 1/f
Bidh fuaim 1/f, ris an canar cuideachd fuaim priobadh, a’ tachairt sa mhòr-chuid anns an raon tricead ìosal agus tha e co-cheangailte ri factaran leithid lochdan stuthan no glanadh uachdar. Bho a dhiagram feartan speactram, chithear gu bheil a dùmhlachd speactram cumhachd gu math nas lugha anns an raon tricead àrd na anns an raon tricead ìosal, agus airson gach 100 uair àrdachadh ann an tricead, bidh fuaim an dùmhlachd speactram a’ lùghdachadh gu loidhneach le 10 uiread. Tha dùmhlachd speactram cumhachd fuaim 1/f co-rèireach gu neo-dhìreach ris an tricead, is e sin:
Nam measg:
SI(f): Dùmhlachd speactram cumhachd fuaim
Mi: Gnàthach
f: Tricead
Tha fuaim 1/f cudromach anns an raon tricead ìosal agus bidh e a’ lagachadh mar a bhios an tricead ag àrdachadh. Tha an fheart seo ga dhèanamh na phrìomh thùs bacadh ann an tagraidhean tricead ìosal. Tha fuaim 1/f agus fuaim leathann-bann a’ tighinn sa mhòr-chuid bho fhuaim bholtaids an amplifier obrachaidh taobh a-staigh an lorgaire-foto. Tha mòran thùsan fuaim eile ann a bheir buaidh air fuaim lorgairean-foto, leithid fuaim solar cumhachd amplifiers obrachaidh, fuaim gnàthach, agus fuaim teirmeach an lìonra strì ann an buannachd chuairtean amplifier obrachaidh.
3. Fuaim bholtaids is sruth an amplifier obrachaidh: Tha dùmhlachdan speactram a’ bholtaids is an t-srutha air an sealltainn san fhigear a leanas:
Ann an cuairtean amplifier obrachaidh, tha fuaim srutha air a roinn ann am fuaim srutha san ìre agus fuaim srutha inbhriste. Bidh fuaim an t-srutha san ìre i+ a’ sruthadh tron aghaidh a-staigh stòr Rs, a’ gineadh fuaim bholtaids co-ionann u1= i+*Rs. Bidh fuaim srutha inbhriste I- a’ sruthadh tron aghaidh co-ionann buannachd R gus fuaim bholtaids co-ionann u2= I-* R a ghineadh. Mar sin nuair a tha RS an t-solair cumhachd mòr, tha am fuaim bholtaids a chaidh a thionndadh bho fhuaim srutha glè mhòr cuideachd. Mar sin, gus an tèid fuaim nas fheàrr a dhèanamh, tha fuaim an t-solair cumhachd (a’ gabhail a-steach strì an aghaidh a-staigh) cuideachd na phrìomh stiùireadh airson leasachadh. Chan eil dùmhlachd speactram fuaim an t-srutha ag atharrachadh le atharrachaidhean tricead nas motha. Mar sin, às deidh dha a bhith air a mheudachadh leis a’ chuairt, bidh e, mar shruth dorcha an fotodiode, a’ cruthachadh gu coileanta fuaim peilear an lorgaire foto.
4. Faodar fuaim teirmeach lìonra an aghaidh airson buannachd (factar leudachaidh) cuairt an amplifier obrachaidh obrachadh a-mach leis an fhoirmle a leanas:
Nam measg:
k: Cunbhalachd Boltzmann (1.38 × 10⁻²3J/K)
T: Teòthachd Iomlan (K)
R: Tha fuaim teirmeach an aghaidh (ohms) co-cheangailte ri teòthachd agus luach an aghaidh, agus tha an speactram aige rèidh. Chithear bhon fhoirmle gur ann as motha an luach aghaidh buannachd, ’s ann as motha an fhuaim teirmeach. Mar as motha an leud-bann, ’s ann as motha a bhios an fhuaim teirmeach cuideachd. Mar sin, gus dèanamh cinnteach gu bheil an luach aghaidh agus luach leud-bann a’ coinneachadh ris na riatanasan buannachd agus na riatanasan leud-bann, agus mu dheireadh cuideachd ag iarraidh fuaim ìosal no co-mheas comharra-gu-fuaim àrd, feumar beachdachadh gu faiceallach air taghadh nan aghaidhean buannachd agus a mheasadh a rèir riatanasan a’ phròiseict fhèin gus an co-mheas comharra-gu-fuaim as fheàrr den t-siostam a choileanadh.
Geàrr-chunntas
Tha teicneòlas leasachaidh fuaim a’ cluich pàirt chudromach ann a bhith a’ leasachadh coileanadh lorgairean-foto agus innealan dealanach. Tha mionaideachd àrd a’ ciallachadh fuaim ìosal. Leis gu bheil teicneòlas ag iarraidh mionaideachd nas àirde, tha na riatanasan airson fuaim, co-mheas comharra-gu-fuaim, agus cumhachd fuaim co-ionann lorgairean-foto a’ sìor fhàs nas àirde cuideachd.
Àm puist: 22 Sultain 2025