Тепловий шум викликається хаотичним тепловим рухом вільних електронів. В результаті такого руху число електронів, що переміщаються в одному напрямку, не дорівнює числу електронів, що рухаються в протилежному напрямку. Різниця створює напругу. визначається формулою Найквіста:
де k = 1,38 10 -23 - постійна Больцмана, Вт с / град; Т - температура шару, К; Df - смуга частот, в якій вимірюють флюктуацию напруги, 1 / с; Uт - діюче значення напруги теплового шуму, В.
Струмові шуми викликаються зміною опору ланцюга приймача при протіканні темнового струму, що виникає внаслідок теплового руху електронів і їх рекомбінації з позитивними носіями (дірками). На ці шуми накладаються шуми контактних електродів:
де k1 - постійна величина для кожного типу приймача (наприклад, для серністосвінцового фоторезистора k1 = 10 -11 -10 -12); IТ - середнє значення струму при відсутності потоку випромінювання (Ф = 0); f - середня частота в смузі пропускання підсилювача, Гц; Df - смуга пропускання підсилювача, Гц; ui - діюче значення напруги токового шуму.
Радіаційні (фонове) шуми uф з'являються при зміні температури приймача в результаті теплообміну між приймачем і навколишнім середовищем:
де DФт - зміна теплового потоку, k2 - коефіцієнт пропорційності;
Тут qп - площа чутливої площадки; e - коефіцієнт випромінювання (відміну від абсолютно чорного тіла); k - постійна Больцмана; s- постійна Стефана-Больцмана; Т - температура, K.
Важливо відзначити, що Uш залежить від.
Поріг чутливості. Мінімальне значення потоку випромінювання, що викликає на його вході сигнал, рівний напрузі шумів, називається порогом чутливості приймача Фп:
де uс - напруга сигналу, В, відповідне падаючому на фотоприймач світлового потоку Ф, Вт.
Еквівалентна потужність шумів або потужність випромінювання, еквівалентна шуму, або нормована порогова чутливість Фп, f:
Якщо у формулі (4.13) відношення uс / Uш. отримане вимірювальним пристроєм з смугою Df, віднести до смуги 1 Гц і припустити, що в межах цієї смуги напруга Uш не залежить від частоти, то отримаємо формулу (4.14).
За допомогою Фп, f можна проводити порівняльну оцінку різних приймачів, підсилювальні пристрої яких мають різну смугу пропускання Df.
Для оцінки фотоприймачів незалежно від площі чутливого елемента введено поняття "обнаружительная здатність приймача" D *:
см, Гц 1/2 / Вт. (4.15)
Величина D * дозволяє оцінити якість матеріалу світлочутливого шару фотоприймачів, порівняти вітчизняні приймачі з закордонними. Відзначимо, що за величиною D * вітчизняні фотоприемники в ряді випадків перевершують зарубіжні.
Відповідно до (4.15) нормована порогова чутливість Фпfq визначається співвідношенням
Вт Гц -1/2 см -1. (4.16)
Інтегральна чутливість Sи - крутизна залежності сигналу uс на виході фотоприймача від падаючого потоку Ф:
Більшість використовуваних в інфрачервоних ДБН фотопріем-ників мають Sи = 10 4 -10 5 В / Вт.
Відносна спектральна чутливість Sl:
Постійна часу t характеризує інерційність фотоприймального пристрої як аперіодичної ланки першого порядку і дорівнює часу, протягом якого вихідний сигнал, що знімається з приймача, досягне 0,63 максимального значення.
Динамічний діапазон фотоприймального пристрою визначається діапазоном зміни вхідного сигналу (падаючого потоку) від мінімального до максимального значення і характеризується відношенням фmax / Ф п. де фmax - максимальне значення потоку, відповідне лінійному ділянці (з заданим допуском на Sи) залежно uс (Ф).