ফটোডিটেক্টর ডিভাইস গঠনের ধরন

এর প্রকারফটোডিটেক্টর ডিভাইসগঠন
ফটোডিটেক্টরএকটি ডিভাইস যা অপটিক্যাল সিগন্যালকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করে, ‌ এর গঠন এবং বৈচিত্র্যকে প্রধানত নিম্নলিখিত শ্রেণীতে ভাগ করা যায়: ‌
(1) ফটোকন্ডাক্টিভ ফটোডিটেক্টর
ফটোকন্ডাক্টিভ ডিভাইসগুলি যখন আলোর সংস্পর্শে আসে, তখন ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ার তাদের পরিবাহিতা বাড়ায় এবং তাদের প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে। কক্ষ তাপমাত্রায় উত্তেজিত বাহক একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অধীনে একটি দিকনির্দেশক পদ্ধতিতে চলে, এইভাবে একটি কারেন্ট তৈরি করে। আলোর অবস্থার অধীনে, ইলেকট্রন উত্তেজিত হয় এবং স্থানান্তর ঘটে। একই সময়ে, তারা একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপে প্রবাহিত হয়ে একটি ফটোকারেন্ট তৈরি করে। ফলস্বরূপ ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারগুলি ডিভাইসের পরিবাহিতা বাড়ায় এবং এইভাবে প্রতিরোধকে হ্রাস করে। ফটোকন্ডাক্টিভ ফটোডিটেক্টর সাধারণত উচ্চ লাভ এবং পারফরম্যান্সে দুর্দান্ত প্রতিক্রিয়া দেখায়, কিন্তু তারা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অপটিক্যাল সংকেতগুলিতে সাড়া দিতে পারে না, তাই প্রতিক্রিয়ার গতি ধীর, যা কিছু দিকগুলিতে ফটোকন্ডাক্টিভ ডিভাইসগুলির প্রয়োগকে সীমিত করে।

(2)পিএন ফটোডিটেক্টর
PN ফটোডিটেক্টর P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান এবং N-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের মধ্যে যোগাযোগ দ্বারা গঠিত হয়। যোগাযোগ তৈরি হওয়ার আগে, দুটি উপকরণ আলাদা অবস্থায় রয়েছে। পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে ফার্মি লেভেল ভ্যালেন্স ব্যান্ডের প্রান্তের কাছাকাছি, যখন এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে ফার্মি লেভেল কন্ডাকশন ব্যান্ডের প্রান্তের কাছাকাছি। একই সময়ে, পরিবাহী ব্যান্ডের প্রান্তে N-টাইপ উপাদানের ফার্মি স্তরটি ক্রমাগত নীচের দিকে সরানো হয় যতক্ষণ না দুটি পদার্থের ফার্মি স্তর একই অবস্থানে থাকে। পরিবাহী ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডের অবস্থানের পরিবর্তনও ব্যান্ডের নমনের সাথে থাকে। PN জংশনটি ভারসাম্যপূর্ণ এবং একটি অভিন্ন ফার্মি স্তর রয়েছে। চার্জ ক্যারিয়ার বিশ্লেষণের দিক থেকে, পি-টাইপ পদার্থের বেশিরভাগ চার্জ বাহক হল গর্ত, যখন এন-টাইপ পদার্থের বেশিরভাগ চার্জ বাহক হল ইলেকট্রন। যখন দুটি পদার্থের সংস্পর্শে থাকে, বাহকের ঘনত্বের পার্থক্যের কারণে, এন-টাইপ পদার্থের ইলেকট্রনগুলি পি-টাইপে ছড়িয়ে পড়বে, যখন এন-টাইপ পদার্থের ইলেকট্রনগুলি গর্তের বিপরীত দিকে ছড়িয়ে পড়বে। ইলেকট্রন এবং ছিদ্রের বিচ্ছুরণের ফলে যে ক্ষতিপূরণ না পাওয়া যায় তা একটি অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করবে, এবং অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি ক্যারিয়ার ড্রিফ্টকে প্রবণ করবে, এবং প্রবাহের দিকটি প্রসারণের দিকের ঠিক বিপরীত, যার অর্থ হল অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের গঠন বাহকগুলির প্রসারণকে বাধা দেয় এবং PN জংশনের ভিতরে উভয় প্রকারের গতি ভারসাম্য না হওয়া পর্যন্ত প্রসারণ এবং প্রবাহ উভয়ই থাকে, যাতে স্ট্যাটিক ক্যারিয়ারের প্রবাহ শূন্য হয়। অভ্যন্তরীণ গতিশীল ভারসাম্য।
যখন PN জংশন আলোক বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তখন ফোটনের শক্তি ক্যারিয়ারে স্থানান্তরিত হয় এবং ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ার, অর্থাৎ ফটোজেনারেটেড ইলেক্ট্রন-হোল জোড়া উৎপন্ন হয়। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অধীনে, ইলেক্ট্রন এবং গর্ত যথাক্রমে N অঞ্চল এবং P অঞ্চলে প্রবাহিত হয় এবং ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের দিকনির্দেশক প্রবাহ ফটোক্যুরেন্ট তৈরি করে। এটি পিএন জংশন ফটোডিটেক্টরের মূল নীতি।

(৩)পিন ফটোডিটেক্টর
পিন ফটোডিওড হল একটি পি-টাইপ উপাদান এবং I স্তরের মধ্যে এন-টাইপ উপাদান, উপাদানটির I স্তর সাধারণত একটি অন্তর্নিহিত বা নিম্ন-ডোপিং উপাদান। এর কাজ করার পদ্ধতিটি PN জংশনের মতো, যখন PIN জংশন আলোক বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, ফোটন ইলেকট্রনে শক্তি স্থানান্তর করে, ফটোজেনারেটেড চার্জ ক্যারিয়ার তৈরি করে এবং অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বা বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ফটোজেনারেটেড ইলেক্ট্রন-হোলকে আলাদা করে। অবক্ষয় স্তরে জোড়া, এবং প্রবাহিত চার্জ বাহক বহিরাগত সার্কিটে একটি কারেন্ট তৈরি করবে। স্তর I দ্বারা পরিচালিত ভূমিকা হল অবক্ষয় স্তরের প্রস্থকে প্রসারিত করা, এবং স্তর I সম্পূর্ণরূপে একটি বৃহৎ পক্ষপাত ভোল্টেজের অধীনে হ্রাস স্তরে পরিণত হবে এবং উত্পন্ন ইলেকট্রন-গর্ত জোড়াগুলি দ্রুত পৃথক হয়ে যাবে, তাই এর প্রতিক্রিয়া গতি পিন জংশন ফটোডিটেক্টর সাধারণত পিএন জংশন ডিটেক্টরের চেয়ে দ্রুত। I স্তরের বাইরের বাহকগুলিও ডিফিউশন গতির মাধ্যমে অবক্ষয় স্তর দ্বারা সংগ্রহ করা হয়, একটি প্রসারণ কারেন্ট তৈরি করে। I স্তরের বেধ সাধারণত খুব পাতলা, এবং এর উদ্দেশ্য হল ডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়া গতি উন্নত করা।

(4)এপিডি ফটোডিটেক্টরতুষারপাত ফটোডিওড
এর প্রক্রিয়াতুষারপাত ফটোডিওডPN জংশনের অনুরূপ। APD ফটোডিটেক্টর ভারীভাবে ডোপড PN জংশন ব্যবহার করে, APD সনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে অপারেটিং ভোল্টেজ বড়, এবং যখন একটি বড় বিপরীত পক্ষপাত যোগ করা হয়, তখন সংঘর্ষ ionization এবং তুষারপাতের গুন APD এর ভিতরে ঘটবে, এবং ডিটেক্টরের কর্মক্ষমতা ফটোকারেন্ট বৃদ্ধি পায়। যখন APD বিপরীত পক্ষপাত মোডে থাকে, তখন অবক্ষয় স্তরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি খুব শক্তিশালী হবে এবং আলোর দ্বারা উত্পন্ন ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারগুলি দ্রুত পৃথক হয়ে যাবে এবং দ্রুত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অধীনে প্রবাহিত হবে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন ইলেক্ট্রনগুলি জালির সাথে আছড়ে পড়ার সম্ভাবনা রয়েছে, যার ফলে জালির ইলেকট্রনগুলি আয়নিত হবে। এই প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি হয়, এবং জালিতে থাকা আয়নযুক্ত আয়নগুলিও জালির সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, যার ফলে APD-তে চার্জ বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে একটি বৃহৎ কারেন্ট হয়। এটি APD-এর অভ্যন্তরে এই অনন্য শারীরিক প্রক্রিয়া যে APD-ভিত্তিক ডিটেক্টরগুলির সাধারণত দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি, বড় বর্তমান মান বৃদ্ধি এবং উচ্চ সংবেদনশীলতার বৈশিষ্ট্য থাকে। PN জংশন এবং PIN জংশনের সাথে তুলনা করে, APD এর একটি দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি রয়েছে, যা বর্তমান আলোক সংবেদনশীল টিউবগুলির মধ্যে দ্রুততম প্রতিক্রিয়া গতি।

(5) Schottky জংশন ফটোডিটেক্টর
Schottky জংশন ফটোডিটেক্টরের মৌলিক গঠন হল একটি Schottky ডায়োড, যার বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি উপরে বর্ণিত PN জংশনের মতই, এবং এতে ধনাত্মক পরিবাহী এবং বিপরীত কাট-অফ সহ একমুখী পরিবাহিতা রয়েছে। যখন একটি উচ্চ কাজের ফাংশন সহ একটি ধাতু এবং একটি কম কাজের ফাংশন সহ একটি অর্ধপরিবাহী যোগাযোগ তৈরি করে, তখন একটি Schottky বাধা তৈরি হয় এবং এর ফলে জংশনটি একটি Schottky জংশন হয়। মূল প্রক্রিয়াটি কিছুটা PN জংশনের অনুরূপ, N-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরকে উদাহরণ হিসাবে গ্রহণ করে, যখন দুটি উপাদান যোগাযোগ তৈরি করে, দুটি পদার্থের বিভিন্ন ইলেক্ট্রন ঘনত্বের কারণে, সেমিকন্ডাক্টরের ইলেকট্রনগুলি ধাতব দিকে ছড়িয়ে পড়বে। বিচ্ছুরিত ইলেকট্রনগুলি ধাতুর এক প্রান্তে ক্রমাগত জমা হয়, এইভাবে ধাতুর মূল বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতাকে ধ্বংস করে, যোগাযোগ পৃষ্ঠের অর্ধপরিবাহী থেকে ধাতুতে একটি অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং ইলেকট্রনগুলি ধাতুর ক্রিয়াকলাপের অধীনে প্রবাহিত হয়। অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, এবং বাহকের প্রসারণ এবং প্রবাহ গতি একই সাথে সঞ্চালিত হবে, গতিশীল ভারসাম্যে পৌঁছানোর জন্য একটি নির্দিষ্ট সময়ের পরে, এবং অবশেষে একটি স্কোটকি জংশন গঠন করবে। আলোর অবস্থার অধীনে, বাধা অঞ্চল সরাসরি আলো শোষণ করে এবং ইলেকট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করে, যখন PN জংশনের ভিতরে ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারগুলিকে জংশন অঞ্চলে পৌঁছানোর জন্য প্রসারিত অঞ্চলের মধ্য দিয়ে যেতে হয়। PN জংশনের সাথে তুলনা করে, Schottky জংশনের উপর ভিত্তি করে ফটোডিটেক্টরের একটি দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি রয়েছে এবং প্রতিক্রিয়ার গতি এমনকি ns স্তরে পৌঁছাতে পারে।