Оценка соотношения сигнал/шум на выходе ФПУ принципиально важна для прямого детектирования, т.к. позволяет выявить порог чувствительности ФПУ, отвечающий определенному качеству передачи информации. Это качество может быть выражено как соотношение сигнал/шум (в дБ) или представлено коэффициентом ошибок (вероятность неправильно принятых двоичных символов из общего числа переданных в единицу времени).
Подробное исследование соотношения сигнал/шум для схем ФПУ с ТИУ и ИУ проведено в [8, 11, 14].
Для схемы с интегрирующим усилителем получено соотношение:
(6.19)
где UУ – шум усилителя (для входной цепи), 
- шум усилителя (для движения носителей), К – постоянная Больцмана, Т – температура по Кельвину, F – коэффициент шума ЛФД, G – коэффициент усиления ЛФД, RЭ и СЭ – эквивалентные сопротивление и емкость входной цепи ФПУ, fC – полоса частот сигнала, е – заряд электрона, 
- фототок.
Соотношение (6.19) показывает, что реальным путем достижения требуемой величины с/ш может быть выбор оптимального G, при котором рядом составляющих шума можно пренебречь.
Для схемы с трансимпедансным усилителем получено отличное от (6.19) соотношение:
(6.20)
В соотношении (6.20) появляется значение RОС, которое может определить изменение в составляющих шума.
Из соотношений (6.19) и (6.20) можно получить условия реализации идеального фотоприемного устройства и определить квантовый предел детектирования.
Если предположить, что G >> 1, тогда соотношение (6.19) и (6.20) можно свести к следующему:
(6.21)
для идеального прибора ЛФД (F =1):
(6.22)
Тогда требуемая величина фототока для выполнения соотношения сигнал/шум составит
(6.23)
Для реального ФПУ с учетом шумов лавинного фотодиода и соотношений (5.5), (5.6) можно получить минимальную мощность оптического сигнала на входе ФД:
(6.24)