论
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探测器能测多弱的光，取决于两个量：暗电流和噪声等效功率（NEP）。这两个参数经常出现在数据手册里，但很多人只看数值大小，不清楚它们是怎么算出来的，更不知道怎么用它们推算系统的灵敏度极限。把这笔账算清楚，选型时才不会被“高灵敏度”的宣传带偏。
暗电流是无光照时流过探测器的电流，主要来源有三类：耗尽区内产生-复合电流、扩散电流和表面漏电流，另外在高反偏下还可能出现隧穿电流。暗电流随温度上升很快，硅探测器的暗电流大约每升高 8 到 10℃就翻一倍，InGaAs 探测器的温度系数也类似，所以高温下的灵敏度下降首先要查暗电流。暗电流本身不直接等于噪声，但它会产生散粒噪声，噪声电流密度的计算公式是根号下 2qI_dB，其中 q 是元电荷，I_d 是暗电流，B 是带宽。暗电流越大，散粒噪声越大，这是灵敏度受限的根本原因之一。
NEP 的定义是信噪比为 1 时，单位带宽内探测器能探测到的最小光功率，单位是 W/√Hz，计算方法是噪声电流密度除以响应度。举个具体例子：一只 1550 纳米波段的 InGaAs PIN 探测器，响应度约 0.9A/W，暗电流 1 纳安，1Hz 带宽下的散粒噪声电流密度约为 1.8×10^-14A/√Hz，除以响应度得到 NEP 约 2×10^-14W/√Hz。实际系统的最小可探测功率还要乘以带宽的平方根：带宽 1GHz 时，最小可探测功率约为 NEP 乘以根号 10^9，即约 6.3×10^-10W，约合 -62dBm。这就是 NEP 算灵敏度的基本用法。
需要注意三点。第一，NEP 是信噪比为 1 的理论极限，实际通信要求一定的误码率，比如误码率 1e-12 大约需要 7 倍的信噪比，工程灵敏度要比 NEP 推算值再留出相应余量。第二，NEP 只反映探测器本身的噪声，实际接收灵敏度还要计入跨阻放大器的噪声，系统灵敏度往往比探测器 NEP 推算值差几个 dB。第三，降低暗电流的手段要对症：选小面积结、加保护环抑制表面漏电流、做好制冷或温控，都能有效改善 NEP；但一味追求低暗电流而牺牲响应度或带宽，算出来的 NEP 未必更好，选型时要把三个参数放在一起算。
暗电流是无光照时流过探测器的电流，主要来源有三类：耗尽区内产生-复合电流、扩散电流和表面漏电流，另外在高反偏下还可能出现隧穿电流。暗电流随温度上升很快，硅探测器的暗电流大约每升高 8 到 10℃就翻一倍，InGaAs 探测器的温度系数也类似，所以高温下的灵敏度下降首先要查暗电流。暗电流本身不直接等于噪声，但它会产生散粒噪声，噪声电流密度的计算公式是根号下 2qI_dB，其中 q 是元电荷，I_d 是暗电流，B 是带宽。暗电流越大，散粒噪声越大，这是灵敏度受限的根本原因之一。
NEP 的定义是信噪比为 1 时，单位带宽内探测器能探测到的最小光功率，单位是 W/√Hz，计算方法是噪声电流密度除以响应度。举个具体例子：一只 1550 纳米波段的 InGaAs PIN 探测器，响应度约 0.9A/W，暗电流 1 纳安，1Hz 带宽下的散粒噪声电流密度约为 1.8×10^-14A/√Hz，除以响应度得到 NEP 约 2×10^-14W/√Hz。实际系统的最小可探测功率还要乘以带宽的平方根：带宽 1GHz 时，最小可探测功率约为 NEP 乘以根号 10^9，即约 6.3×10^-10W，约合 -62dBm。这就是 NEP 算灵敏度的基本用法。
需要注意三点。第一，NEP 是信噪比为 1 的理论极限，实际通信要求一定的误码率，比如误码率 1e-12 大约需要 7 倍的信噪比，工程灵敏度要比 NEP 推算值再留出相应余量。第二，NEP 只反映探测器本身的噪声，实际接收灵敏度还要计入跨阻放大器的噪声，系统灵敏度往往比探测器 NEP 推算值差几个 dB。第三，降低暗电流的手段要对症：选小面积结、加保护环抑制表面漏电流、做好制冷或温控，都能有效改善 NEP；但一味追求低暗电流而牺牲响应度或带宽，算出来的 NEP 未必更好，选型时要把三个参数放在一起算。
