ফটোডিটেক্টর ডিভাইসের গঠনের ধরণ

প্রকারফটোডিটেক্টর ডিভাইসগঠন
ফটোডিটেক্টরএকটি যন্ত্র যা অপটিক্যাল সিগন্যালকে বৈদ্যুতিক সিগন্যালে রূপান্তরিত করে, ‌ এর গঠন এবং বৈচিত্র্য ‌ প্রধানত নিম্নলিখিত শ্রেণীতে বিভক্ত করা যেতে পারে: ‌
(১) আলোকপরিবাহী আলোক আবিষ্কারক
যখন আলোকপরিবাহী ডিভাইসগুলি আলোর সংস্পর্শে আসে, তখন আলোকপরিবাহী বাহকগুলি তাদের পরিবাহিতা বৃদ্ধি করে এবং তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে। ঘরের তাপমাত্রায় উত্তেজিত বাহকগুলি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায় দিকনির্দেশনামূলকভাবে চলাচল করে, ফলে একটি স্রোত উৎপন্ন হয়। আলোর অবস্থার অধীনে, ইলেকট্রনগুলি উত্তেজিত হয় এবং রূপান্তর ঘটে। একই সময়ে, তারা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায় প্রবাহিত হয়ে একটি আলোকপ্রবাহ তৈরি করে। ফলস্বরূপ আলোকপরিবাহী বাহকগুলি ডিভাইসের পরিবাহিতা বৃদ্ধি করে এবং এইভাবে প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে। আলোকপরিবাহী ফটোডিটেক্টরগুলি সাধারণত উচ্চ লাভ এবং কর্মক্ষমতায় দুর্দান্ত প্রতিক্রিয়া দেখায়, তবে তারা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অপটিক্যাল সংকেতগুলিতে সাড়া দিতে পারে না, তাই প্রতিক্রিয়া গতি ধীর হয়, যা কিছু দিক থেকে আলোকপরিবাহী ডিভাইসের প্রয়োগকে সীমিত করে।

(২)পিএন ফটোডিটেক্টর
P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান এবং N-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের মধ্যে যোগাযোগের মাধ্যমে PN ফটোডিটেক্টর তৈরি হয়। যোগাযোগ তৈরির আগে, দুটি পদার্থ আলাদা অবস্থায় থাকে। P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের ফার্মি স্তর ভ্যালেন্স ব্যান্ডের প্রান্তের কাছাকাছি থাকে, যখন N-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে ফার্মি স্তর পরিবাহী ব্যান্ডের প্রান্তের কাছাকাছি থাকে। একই সময়ে, পরিবাহী ব্যান্ডের প্রান্তে N-টাইপ উপাদানের ফার্মি স্তর ক্রমাগত নীচের দিকে সরানো হয় যতক্ষণ না দুটি পদার্থের ফার্মি স্তর একই অবস্থানে থাকে। পরিবাহী ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডের অবস্থানের পরিবর্তনের সাথে ব্যান্ডের বাঁকও ঘটে। PN জংশনটি ভারসাম্যপূর্ণ এবং একটি অভিন্ন ফার্মি স্তর রয়েছে। চার্জ ক্যারিয়ার বিশ্লেষণের দিক থেকে, P-টাইপ উপকরণের বেশিরভাগ চার্জ ক্যারিয়ার হল গর্ত, যখন N-টাইপ উপকরণের বেশিরভাগ চার্জ ক্যারিয়ার হল ইলেকট্রন। যখন দুটি পদার্থের সংস্পর্শে আসে, তখন বাহক ঘনত্বের পার্থক্যের কারণে, N-টাইপ পদার্থের ইলেকট্রনগুলি P-টাইপে ছড়িয়ে পড়বে, যখন N-টাইপ পদার্থের ইলেকট্রনগুলি গর্তের বিপরীত দিকে ছড়িয়ে পড়বে। ইলেকট্রন এবং গর্তের বিস্তারের ফলে অবশিষ্ট অপূরণীয় এলাকাটি একটি অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করবে, এবং অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি বাহক প্রবাহের প্রবণতা তৈরি করবে, এবং প্রবাহের দিকটি প্রসারণের দিকের ঠিক বিপরীত, যার অর্থ হল অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের গঠন বাহকগুলির বিস্তারকে বাধা দেয়, এবং PN জংশনের ভিতরে উভয়ই ছড়িয়ে পড়ে এবং প্রবাহিত হয় যতক্ষণ না দুটি ধরণের গতি ভারসাম্যপূর্ণ হয়, যাতে স্থির বাহক প্রবাহ শূন্য হয়। অভ্যন্তরীণ গতিশীল ভারসাম্য।
যখন PN জংশন আলোক বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তখন ফোটনের শক্তি বাহকের কাছে স্থানান্তরিত হয় এবং ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ার, অর্থাৎ ফটোজেনারেটেড ইলেকট্রন-হোল জোড়া উৎপন্ন হয়। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায়, ইলেকট্রন এবং গর্ত যথাক্রমে N অঞ্চলে এবং P অঞ্চলে প্রবাহিত হয় এবং ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের দিকনির্দেশক প্রবাহ আলোক প্রবাহ উৎপন্ন করে। এটি PN জংশন ফটোডিটেক্টরের মূল নীতি।

(৩)পিন ফটোডিটেক্টর
পিন ফটোডায়োড হল একটি P-টাইপ উপাদান এবং I স্তরের মধ্যে N-টাইপ উপাদান, উপাদানের I স্তরটি সাধারণত একটি অভ্যন্তরীণ বা কম-ডোপিং উপাদান। এর কার্যপ্রণালী PN জংশনের অনুরূপ, যখন PIN জংশন আলোক বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তখন ফোটন ইলেকট্রনে শক্তি স্থানান্তর করে, ফটোজেনারেটেড চার্জ ক্যারিয়ার তৈরি করে, এবং অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বা বহিরাগত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র হ্রাস স্তরে ফটোজেনারেটেড ইলেকট্রন-গর্ত জোড়াগুলিকে পৃথক করবে এবং প্রবাহিত চার্জ ক্যারিয়ারগুলি বহিরাগত সার্কিটে একটি কারেন্ট তৈরি করবে। স্তর I দ্বারা পরিচালিত ভূমিকা হল হ্রাস স্তরের প্রস্থ প্রসারিত করা, এবং স্তর I সম্পূর্ণরূপে একটি বৃহৎ পক্ষপাত ভোল্টেজের অধীনে হ্রাস স্তরে পরিণত হবে, এবং উৎপন্ন ইলেকট্রন-গর্ত জোড়াগুলি দ্রুত পৃথক করা হবে, তাই PIN জংশন ফটোডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়া গতি সাধারণত PN জংশন ডিটেক্টরের তুলনায় দ্রুত হয়। I স্তরের বাইরের বাহকগুলিও হ্রাস স্তর দ্বারা প্রসারণ গতির মাধ্যমে সংগ্রহ করা হয়, একটি প্রসারণ কারেন্ট তৈরি করে। I স্তরের পুরুত্ব সাধারণত খুব পাতলা, এবং এর উদ্দেশ্য হল সনাক্তকারীর প্রতিক্রিয়া গতি উন্নত করা।

(৪)APD ফটোডিটেক্টরহিমবাহ ফটোডায়োড
এর প্রক্রিয়াহিমবাহ ফটোডায়োডএটি PN জংশনের অনুরূপ। APD ফটোডিটেক্টর ভারী ডোপযুক্ত PN জংশন ব্যবহার করে, APD সনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে অপারেটিং ভোল্টেজ বড় হয় এবং যখন একটি বৃহৎ বিপরীত পক্ষপাত যোগ করা হয়, তখন APD-এর ভিতরে সংঘর্ষ আয়নীকরণ এবং তুষারপাত গুণন ঘটে এবং ডিটেক্টরের কর্মক্ষমতা আলোক প্রবাহ বৃদ্ধি পায়। যখন APD বিপরীত পক্ষপাত মোডে থাকে, তখন হ্রাস স্তরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র খুব শক্তিশালী হবে এবং আলো দ্বারা উৎপন্ন আলোক উৎপন্ন বাহকগুলি দ্রুত পৃথক হয়ে যাবে এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায় দ্রুত প্রবাহিত হবে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন ইলেকট্রনগুলি জালিতে ধাক্কা খাওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে, যার ফলে জালিতে থাকা ইলেকট্রনগুলি আয়নিত হবে। এই প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি হয়, এবং জালিতে থাকা আয়নিত আয়নগুলিও জালির সাথে সংঘর্ষ করে, যার ফলে APD-তে চার্জ বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে একটি বৃহৎ প্রবাহ তৈরি হয়। APD-এর ভিতরে এই অনন্য ভৌত প্রক্রিয়াটিই APD-ভিত্তিক ডিটেক্টরগুলিতে সাধারণত দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি, বৃহৎ বর্তমান মান বৃদ্ধি এবং উচ্চ সংবেদনশীলতার বৈশিষ্ট্য থাকে। পিএন জংশন এবং পিন জংশনের তুলনায়, এপিডির দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি রয়েছে, যা বর্তমান আলোক সংবেদনশীল টিউবগুলির মধ্যে দ্রুততম প্রতিক্রিয়া গতি।

(৫) স্কটকি জংশন ফটোডিটেক্টর
স্কটকি জংশন ফটোডিটেক্টরের মৌলিক কাঠামো হল একটি স্কটকি ডায়োড, যার বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য উপরে বর্ণিত পিএন জংশনের মতো, এবং এর একমুখী পরিবাহিতা রয়েছে যার ধনাত্মক পরিবাহীতা এবং বিপরীত কাট-অফ রয়েছে। যখন একটি উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন ধাতু এবং একটি নিম্ন কর্মক্ষমতা সম্পন্ন অর্ধপরিবাহী যোগাযোগ তৈরি করে, তখন একটি স্কটকি বাধা তৈরি হয় এবং ফলস্বরূপ সংযোগটি একটি স্কটকি জংশন হয়। মূল প্রক্রিয়াটি কিছুটা পিএন জংশনের মতো, উদাহরণস্বরূপ, যখন দুটি পদার্থ যোগাযোগ তৈরি করে, দুটি পদার্থের বিভিন্ন ইলেকট্রন ঘনত্বের কারণে, সেমিকন্ডাক্টরের ইলেকট্রনগুলি ধাতুর দিকে ছড়িয়ে পড়বে। বিচ্ছুরিত ইলেকট্রনগুলি ধাতুর এক প্রান্তে ক্রমাগত জমা হয়, ফলে ধাতুর মূল বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতা ধ্বংস হয়, সেমিকন্ডাক্টর থেকে ধাতুতে যোগাযোগ পৃষ্ঠের উপর একটি অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং ইলেকট্রনগুলি অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায় প্রবাহিত হবে এবং বাহকের বিস্তার এবং প্রবাহ গতি একই সাথে সঞ্চালিত হবে, গতিশীল ভারসাম্যে পৌঁছানোর জন্য একটি সময় পরে, এবং অবশেষে একটি স্কটকি জংশন তৈরি করবে। আলোর পরিস্থিতিতে, বাধা অঞ্চল সরাসরি আলো শোষণ করে এবং ইলেকট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করে, যখন PN জংশনের ভিতরে থাকা ফটোজেনারেটেড বাহকগুলিকে জংশন অঞ্চলে পৌঁছানোর জন্য প্রসারণ অঞ্চলের মধ্য দিয়ে যেতে হয়। PN জংশনের তুলনায়, Schottky জংশনের উপর ভিত্তি করে ফটোডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়া গতি দ্রুততর হয় এবং প্রতিক্রিয়া গতি এমনকি ns স্তরেও পৌঁছাতে পারে।