फोटोडेटेक्टर डिवाइस संरचना का प्रकार

के प्रकारफोटोडेटेक्टर डिवाइससंरचना
फोटोडिटेक्टरएक उपकरण है जो ऑप्टिकल सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है, is इसकी संरचना और विविधता, ‌ को मुख्य रूप से निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: ‌
(1) फोटोकॉन्डक्टिव फोटोडेटेक्टर
जब फोटोकॉन्डक्टिव डिवाइस प्रकाश के संपर्क में आते हैं, तो फोटोजेनरेटेड वाहक उनकी चालकता को बढ़ाता है और उनके प्रतिरोध को कम करता है। कमरे के तापमान पर उत्साहित वाहक एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत एक दिशात्मक तरीके से चलते हैं, इस प्रकार एक वर्तमान उत्पन्न करते हैं। प्रकाश की स्थिति के तहत, इलेक्ट्रॉन उत्साहित होते हैं और संक्रमण होता है। इसी समय, वे एक फोटोक्यूरेंट बनाने के लिए एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत बहाव करते हैं। परिणामस्वरूप फोटोजेनरेटेड वाहक डिवाइस की चालकता को बढ़ाते हैं और इस प्रकार प्रतिरोध को कम करते हैं। फोटोकॉन्डक्टिव फोटोडेटेक्टर्स आमतौर पर प्रदर्शन में उच्च लाभ और महान जवाबदेही दिखाते हैं, लेकिन वे उच्च-आवृत्ति वाले ऑप्टिकल संकेतों का जवाब नहीं दे सकते हैं, इसलिए प्रतिक्रिया की गति धीमी है, जो कुछ पहलुओं में फोटोकॉन्डक्टिव उपकरणों के अनुप्रयोग को सीमित करती है।

(२)पीएन फोटोडेटेक्टर
पीएन फोटोडेटेक्टर पी-टाइप सेमीकंडक्टर सामग्री और एन-प्रकार सेमीकंडक्टर सामग्री के बीच संपर्क द्वारा बनता है। संपर्क बनने से पहले, दो सामग्री एक अलग स्थिति में हैं। पी-टाइप सेमीकंडक्टर में फर्मी स्तर वैलेंस बैंड के किनारे के करीब है, जबकि एन-प्रकार सेमीकंडक्टर में फर्मी स्तर चालन बैंड के किनारे के करीब है। इसी समय, चालन बैंड के किनारे पर एन-प्रकार की सामग्री का फर्मी स्तर लगातार नीचे की ओर स्थानांतरित हो जाता है जब तक कि दो सामग्रियों का फर्मी स्तर एक ही स्थिति में न हो। चालन बैंड और वैलेंस बैंड की स्थिति का परिवर्तन भी बैंड के झुकने के साथ है। पीएन जंक्शन संतुलन में है और इसमें एक समान फ़र्मी स्तर है। चार्ज वाहक विश्लेषण के पहलू से, पी-प्रकार की सामग्री में अधिकांश चार्ज वाहक छेद हैं, जबकि एन-टाइप सामग्री में अधिकांश चार्ज वाहक इलेक्ट्रॉन हैं। जब दो सामग्री संपर्क में होती है, तो वाहक एकाग्रता में अंतर के कारण, एन-टाइप सामग्री में इलेक्ट्रॉन पी-प्रकार में फैल जाएंगे, जबकि एन-प्रकार की सामग्री में इलेक्ट्रॉन छेद के विपरीत दिशा में फैल जाएंगे। इलेक्ट्रॉनों और छेदों के प्रसार द्वारा छोड़े गए अनियंत्रित क्षेत्र एक अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेंगे, और अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र वाहक बहाव का चलन करेगा, और बहाव की दिशा प्रसार की दिशा के ठीक विपरीत है, जिसका अर्थ है कि बिल्ट-इन इलेक्ट्रिक फील्ड का गठन वाहक के प्रसार को रोकता है, और जब तक कि दो प्रकार के प्रवाह के अंदर प्रवाहित नहीं होते हैं। आंतरिक गतिशील संतुलन।
जब पीएन जंक्शन को प्रकाश विकिरण के संपर्क में लाया जाता है, तो फोटॉन की ऊर्जा वाहक को स्थानांतरित कर दी जाती है, और फोटोजेनरेटेड वाहक, अर्थात्, फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉन-होल जोड़ी, उत्पन्न होती है। विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉन और छेद क्रमशः एन क्षेत्र और पी क्षेत्र में बहाव करते हैं, और फोटोजेनरेटेड वाहक के दिशात्मक बहाव से फोटोक्रेन्ट उत्पन्न होता है। यह पीएन जंक्शन फोटोडेटेक्टर का मूल सिद्धांत है।

(३)पिन फोटोडेटेक्टर
पिन फोटोडायोड एक पी-टाइप सामग्री और आई लेयर के बीच एन-प्रकार की सामग्री है, सामग्री की I परत आम तौर पर एक आंतरिक या कम-डोपिंग सामग्री है। इसका काम करने वाला तंत्र पीएन जंक्शन के समान है, जब पिन जंक्शन प्रकाश विकिरण के संपर्क में आता है, तो फोटॉन इलेक्ट्रॉन में ऊर्जा को स्थानांतरित करता है, फोटोजेनरेटेड चार्ज वाहक उत्पन्न करता है, और आंतरिक विद्युत क्षेत्र या बाहरी विद्युत क्षेत्र फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े को अलग-अलग करेगा, जो कि अवक्षेपण परत में है, और ड्रिफ्टेड चार्ज वाहक बाहरी सर्किट में एक करंट बनाएंगे। लेयर I द्वारा निभाई गई भूमिका में कमी की परत की चौड़ाई का विस्तार करना है, और परत मैं पूरी तरह से एक बड़े पूर्वाग्रह वोल्टेज के तहत कमी परत बन जाऊंगा, और उत्पन्न इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े को तेजी से अलग किया जाएगा, इसलिए पिन जंक्शन फोटोडेटेक्टर की प्रतिक्रिया गति आम तौर पर पीएन जंक्शन डिटेक्टर की तुलना में तेज होती है। I परत के बाहर के वाहक भी प्रसार गति के माध्यम से घटने की परत द्वारा एकत्र किए जाते हैं, एक प्रसार वर्तमान बनाते हैं। I परत की मोटाई आम तौर पर बहुत पतली होती है, और इसका उद्देश्य डिटेक्टर की प्रतिक्रिया की गति में सुधार करना है।

(४)एपीडी फोटोडेटेक्टरहिमस्खलन
का तंत्रहिमस्खलनपीएन जंक्शन के समान है। एपीडी फोटोडेटेक्टर भारी डोपेड पीएन जंक्शन का उपयोग करता है, एपीडी डिटेक्शन के आधार पर ऑपरेटिंग वोल्टेज बड़ा होता है, और जब एक बड़ा रिवर्स बायस जोड़ा जाता है, तो एपीडी के अंदर टक्कर आयनीकरण और हिमस्खलन गुणा होता है, और डिटेक्टर का प्रदर्शन फोटोक्यूरेंट में वृद्धि होती है। जब एपीडी रिवर्स बायस मोड में होता है, तो कमी परत में विद्युत क्षेत्र बहुत मजबूत होगा, और प्रकाश द्वारा उत्पन्न फोटोजेनरेटेड वाहक जल्दी से अलग हो जाएंगे और विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत जल्दी से बहाव करेंगे। एक संभावना है कि इलेक्ट्रॉन इस प्रक्रिया के दौरान जाली में टकराएंगे, जिससे जाली में इलेक्ट्रॉनों को आयनित किया जाएगा। इस प्रक्रिया को दोहराया जाता है, और जाली में आयनित आयन भी जाली से टकराते हैं, जिससे एपीडी में चार्ज वाहक की संख्या बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा वर्तमान होता है। यह एपीडी के अंदर यह अनूठा भौतिक तंत्र है कि एपीडी-आधारित डिटेक्टरों में आम तौर पर तेजी से प्रतिक्रिया गति, बड़े वर्तमान मूल्य लाभ और उच्च संवेदनशीलता की विशेषताएं होती हैं। पीएन जंक्शन और पिन जंक्शन की तुलना में, एपीडी में तेजी से प्रतिक्रिया की गति है, जो वर्तमान फोटोसेंसिटिव ट्यूबों के बीच सबसे तेज प्रतिक्रिया गति है।

(५) शोट्की जंक्शन फोटोडेटेक्टर
Schottky Junction Photodetector की मूल संरचना एक Schottky डायोड है, जिसकी विद्युत विशेषताएं ऊपर वर्णित PN जंक्शन के समान हैं, और इसमें सकारात्मक चालन और रिवर्स कट-ऑफ के साथ यूनिडायरेक्शनल चालकता है। जब एक उच्च कार्य समारोह के साथ एक धातु और एक कम कार्य फ़ंक्शन के साथ एक अर्धचालक संपर्क, एक शोट्की बैरियर बनता है, और परिणामस्वरूप जंक्शन एक Schottky जंक्शन है। मुख्य तंत्र कुछ हद तक पीएन जंक्शन के समान है, एक उदाहरण के रूप में एन-टाइप सेमीकंडक्टर्स को लेते हुए, जब दो सामग्री संपर्क बनाते हैं, तो दो सामग्रियों के विभिन्न इलेक्ट्रॉन सांद्रता के कारण, अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन धातु की ओर फैल जाएंगे। विसरित इलेक्ट्रॉनों धातु के एक छोर पर लगातार जमा होते हैं, इस प्रकार धातु के मूल विद्युत तटस्थता को नष्ट करते हैं, जो अर्धचालक से संपर्क सतह पर धातु के लिए एक अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र बनाते हैं, और इलेक्ट्रॉन आंतरिक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत बहाव करेंगे, और अंत में एक समय के बाद वाहक के प्रसार और ड्रिफ्ट गति को बढ़ाया जाएगा। प्रकाश की स्थिति के तहत, बाधा क्षेत्र सीधे प्रकाश को अवशोषित करता है और इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े उत्पन्न करता है, जबकि पीएन जंक्शन के अंदर के फोटोजेनरेटेड वाहक को जंक्शन क्षेत्र तक पहुंचने के लिए प्रसार क्षेत्र से गुजरने की आवश्यकता होती है। पीएन जंक्शन की तुलना में, शोट्की जंक्शन पर आधारित फोटोडेटेक्टर में तेजी से प्रतिक्रिया की गति होती है, और प्रतिक्रिया की गति भी एनएस स्तर तक पहुंच सकती है।