光电探测器的主要噪声源有暗电流噪声、散粒噪声和热噪声。对理想的光电探测器，在无光照的时候应该没有电流，然而实际上仍然存在有较小的电流。它主要是由耗尽层中载流子的产生－复合电流和耗尽层边界的少子扩散电流，以及表面漏电流构成的。这种暗电流等效于一个噪声源，对于一个光接收器来说，暗电流的大小决定了其可探测信号的噪声底限。散粒噪声指的是当光信号进入二极管时，光子产生－复合的统计特性就会引发散粒噪声。光电效应使光生载流子的数量起伏变化，其统计特性服从泊松过程，所以这种噪声总是存在的。热噪声主要是来自光电二极管的负载电阻。任何电阻都是重要的热噪声源，即使没有外加电压，其自身内的热运动也会不停的进行。

　　为了对光电二极管的噪声特性进一步分析，我们给出如图1所示的光电二极管等效电路。

　　图1 光电二极管等效电路图

　　光电探测器电流ipd流过负载电阻r将产生压降v＝ipd.r，其3db带宽由rc时间常数决定：

　　由负载电阻引起的热噪声电流为

　　由光电流和暗电流引起的散粒噪声电流为

　　式中，召为电子电量，b为带宽，ipd为光电探测器信号电流，几为暗电流。两个噪声电流都是随机统计相互独立，因此总的噪声电流可以写成：

　　从式（3－35）可以看出，负载电阻越大则总的噪声电流就越小，然而电阻增大会使带宽下降。当负载电阻很大以至于使热噪声电流ir，小于散粒噪声电流i，时，总的噪声电流将变得很小，光电探测器将具有很高的灵敏度。由4ktb/r<2eb（ipd+id）得所需的最小负载电阻为

定义信噪比s/n为

　　引入ipd0，我们称之为量子噪声电流阈值

　　因此式（3－38）可以写成：

　　这时信噪比只和光电流和带宽有关系，我们称此时光电探测器工作于量子噪声区域。此时信噪比称为量子噪声探测极限，它是任何服从洎松量子统计光电探测器所不能克服的。和下面将要提到的工作于热噪声区域光电探测器相比，工作于此区域的光电探测器具有高的信噪比。

　　当光电探测器电流较小ipd<ipd0时，式（3－40）可以写成：

　　这时信噪比和光电流、带宽、暗电及负载电阻有关，我们称此时光电探测器工作于热噪声区域。ipdo也可以称为等效暗电流，我们希望它越小越好。因为ipdo越小，在较小的光电流下就可以使光电探测器工作于量子噪声区域，从而得到较高的信噪比。

　　当信噪比为1时，所需的入射光功率称为等效噪声功率nep（noise equivalent power）：

　　nep=n0/r （3－43）

　　式中，no为输出噪声，r为响应度。显然nep越小，光电探测器特性就越好，因此定义nep的倒数为探测度d：

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