ఫోటోడెటెక్టర్ పరికర నిర్మాణం రకం

రకంఫోటోడిటెక్టర్ పరికరంనిర్మాణం
ఫోటోడిటెక్టర్ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా మార్చే పరికరం, దాని నిర్మాణం మరియు వైవిధ్యాన్ని ప్రధానంగా ఈ క్రింది వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ‌
(1) ఫోటోకండక్టివ్ ఫోటోడిటెక్టర్
కాంతికి గురైనప్పుడు, ఫోటోజనరేటెడ్ క్యారియర్ వాటి వాహకతను పెంచుతుంది మరియు వాటి నిరోధకతను తగ్గిస్తుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉత్తేజితమయ్యే క్యారియర్లు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో దిశాత్మక పద్ధతిలో కదులుతాయి, తద్వారా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి. కాంతి పరిస్థితిలో, ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమవుతాయి మరియు పరివర్తన జరుగుతుంది. అదే సమయంలో, అవి విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో డ్రిఫ్ట్ అయి ఫోటోకరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఫలితంగా వచ్చే ఫోటోజనరేటెడ్ క్యారియర్లు పరికరం యొక్క వాహకతను పెంచుతాయి మరియు తద్వారా నిరోధకతను తగ్గిస్తాయి. ఫోటోకండక్టివ్ ఫోటోడెటెక్టర్లు సాధారణంగా పనితీరులో అధిక లాభం మరియు గొప్ప ప్రతిస్పందనను చూపుతాయి, కానీ అవి అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లకు ప్రతిస్పందించలేవు, కాబట్టి ప్రతిస్పందన వేగం నెమ్మదిగా ఉంటుంది, ఇది కొన్ని అంశాలలో ఫోటోకండక్టివ్ పరికరాల అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

(2)PN ఫోటోడిటెక్టర్
P-రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థం మరియు N-రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థం మధ్య సంపర్కం ద్వారా PN ఫోటోడెటెక్టర్ ఏర్పడుతుంది. సంపర్కం ఏర్పడటానికి ముందు, రెండు పదార్థాలు ప్రత్యేక స్థితిలో ఉంటాయి. P-రకం సెమీకండక్టర్‌లోని ఫెర్మి స్థాయి వాలెన్స్ బ్యాండ్ అంచుకు దగ్గరగా ఉంటుంది, అయితే N-రకం సెమీకండక్టర్‌లోని ఫెర్మి స్థాయి కండక్షన్ బ్యాండ్ అంచుకు దగ్గరగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో, కండక్షన్ బ్యాండ్ అంచున ఉన్న N-రకం పదార్థం యొక్క ఫెర్మి స్థాయి రెండు పదార్థాల ఫెర్మి స్థాయి ఒకే స్థితిలో ఉండే వరకు నిరంతరం క్రిందికి మార్చబడుతుంది. కండక్షన్ బ్యాండ్ మరియు వాలెన్స్ బ్యాండ్ యొక్క స్థానం యొక్క మార్పు కూడా బ్యాండ్ యొక్క వంపుతో కూడి ఉంటుంది. PN జంక్షన్ సమతుల్యతలో ఉంటుంది మరియు ఏకరీతి ఫెర్మి స్థాయిని కలిగి ఉంటుంది. ఛార్జ్ క్యారియర్ విశ్లేషణ యొక్క కోణం నుండి, P-రకం పదార్థాలలోని ఛార్జ్ క్యారియర్‌లలో ఎక్కువ భాగం రంధ్రాలు, అయితే N-రకం పదార్థాలలోని ఛార్జ్ క్యారియర్‌లలో ఎక్కువ భాగం ఎలక్ట్రాన్‌లు. రెండు పదార్థాలు సంపర్కంలో ఉన్నప్పుడు, క్యారియర్ గాఢతలో వ్యత్యాసం కారణంగా, N-రకం పదార్థాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు P-రకానికి వ్యాపిస్తాయి, అయితే N-రకం పదార్థాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు రంధ్రాలకు వ్యతిరేక దిశలో వ్యాపిస్తాయి. ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల విస్తరణ ద్వారా మిగిలిపోయిన పరిహారం పొందని ప్రాంతం అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది మరియు అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం క్యారియర్ డ్రిఫ్ట్‌ను ట్రెండ్ చేస్తుంది మరియు డ్రిఫ్ట్ దిశ విస్తరణ దిశకు సరిగ్గా వ్యతిరేకం, అంటే అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడటం క్యారియర్‌ల వ్యాప్తిని నిరోధిస్తుంది మరియు రెండు రకాల చలనాలు సమతుల్యం అయ్యే వరకు PN జంక్షన్ లోపల వ్యాప్తి మరియు డ్రిఫ్ట్ రెండూ ఉంటాయి, తద్వారా స్టాటిక్ క్యారియర్ ప్రవాహం సున్నా అవుతుంది. అంతర్గత డైనమిక్ బ్యాలెన్స్.
PN జంక్షన్ కాంతి వికిరణానికి గురైనప్పుడు, ఫోటాన్ యొక్క శక్తి క్యారియర్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది మరియు ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్, అంటే ఫోటోజెనరేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జత ఉత్పత్తి అవుతుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం చర్యలో, ఎలక్ట్రాన్ మరియు రంధ్రం వరుసగా N ప్రాంతం మరియు P ప్రాంతానికి కదులుతాయి మరియు ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్ యొక్క దిశాత్మక డ్రిఫ్ట్ ఫోటోకరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది PN జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం.

(3)పిన్ ఫోటోడిటెక్టర్
పిన్ ఫోటోడయోడ్ అనేది P-రకం పదార్థం మరియు I పొర మధ్య N-రకం పదార్థం, పదార్థం యొక్క I పొర సాధారణంగా అంతర్గత లేదా తక్కువ-డోపింగ్ పదార్థం. దీని పని విధానం PN జంక్షన్‌ను పోలి ఉంటుంది, PIN జంక్షన్ కాంతి వికిరణానికి గురైనప్పుడు, ఫోటాన్ ఎలక్ట్రాన్‌కు శక్తిని బదిలీ చేస్తుంది, ఫోటోజెనరేటెడ్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం లేదా బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం క్షీణత పొరలోని ఫోటోజెనరేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను వేరు చేస్తుంది మరియు డ్రిఫ్టెడ్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లు బాహ్య సర్క్యూట్‌లో కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. పొర I పోషించే పాత్ర క్షీణత పొర యొక్క వెడల్పును విస్తరించడం, మరియు పొర I పెద్ద బయాస్ వోల్టేజ్ కింద పూర్తిగా క్షీణత పొరగా మారుతుంది మరియు ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు వేగంగా వేరు చేయబడతాయి, కాబట్టి PIN జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రతిస్పందన వేగం సాధారణంగా PN జంక్షన్ డిటెక్టర్ కంటే వేగంగా ఉంటుంది. I పొర వెలుపల ఉన్న క్యారియర్‌లను కూడా క్షీణత పొర ద్వారా విస్తరణ కదలిక ద్వారా సేకరించి, విస్తరణ ప్రవాహాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. I పొర యొక్క మందం సాధారణంగా చాలా సన్నగా ఉంటుంది మరియు దీని ఉద్దేశ్యం డిటెక్టర్ యొక్క ప్రతిస్పందన వేగాన్ని మెరుగుపరచడం.

(4)APD ఫోటోడిటెక్టర్హిమపాతం ఫోటోడయోడ్
యొక్క యంత్రాంగంహిమపాతం ఫోటోడయోడ్PN జంక్షన్ లాగానే ఉంటుంది. APD ఫోటోడెటెక్టర్ భారీగా డోప్ చేయబడిన PN జంక్షన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, APD గుర్తింపు ఆధారంగా పనిచేసే వోల్టేజ్ పెద్దది, మరియు పెద్ద రివర్స్ బయాస్ జోడించినప్పుడు, APD లోపల ఘర్షణ అయనీకరణ మరియు అవలాంచ్ గుణకారం జరుగుతుంది మరియు డిటెక్టర్ పనితీరు ఫోటోకరెంట్ పెరుగుతుంది. APD రివర్స్ బయాస్ మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు, క్షీణత పొరలోని విద్యుత్ క్షేత్రం చాలా బలంగా ఉంటుంది మరియు కాంతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్‌లు త్వరగా వేరు చేయబడతాయి మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం చర్య కింద త్వరగా డ్రిఫ్ట్ అవుతాయి. ఈ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రాన్లు లాటిస్‌లోకి దూసుకెళ్లే అవకాశం ఉంది, దీనివల్ల లాటిస్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లు అయనీకరణం చెందుతాయి. ఈ ప్రక్రియ పునరావృతమవుతుంది మరియు లాటిస్‌లోని అయనీకరణ అయాన్లు కూడా లాటిస్‌తో ఢీకొంటాయి, దీనివల్ల APDలో ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల సంఖ్య పెరుగుతుంది, ఫలితంగా పెద్ద కరెంట్ వస్తుంది. APD లోపల ఉన్న ఈ ప్రత్యేకమైన భౌతిక యంత్రాంగం APD-ఆధారిత డిటెక్టర్లు సాధారణంగా వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం, పెద్ద కరెంట్ విలువ లాభం మరియు అధిక సున్నితత్వం యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. PN జంక్షన్ మరియు PIN జంక్షన్‌లతో పోలిస్తే, APD వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రస్తుత ఫోటోసెన్సిటివ్ ట్యూబ్‌లలో అత్యంత వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం.

(5) షాట్కీ జంక్షన్ ఫోటోడిటెక్టర్
షాట్కీ జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం షాట్కీ డయోడ్, దీని విద్యుత్ లక్షణాలు పైన వివరించిన PN జంక్షన్ యొక్క లక్షణాలను పోలి ఉంటాయి మరియు ఇది సానుకూల ప్రసరణ మరియు రివర్స్ కట్-ఆఫ్‌తో ఏకదిశాత్మక వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. అధిక పని ఫంక్షన్ మరియు తక్కువ పని ఫంక్షన్ కలిగిన సెమీకండక్టర్ కలిగిన లోహం సంపర్కాన్ని ఏర్పరుచుకున్నప్పుడు, షాట్కీ అవరోధం ఏర్పడుతుంది మరియు ఫలితంగా వచ్చే జంక్షన్ షాట్కీ జంక్షన్ అవుతుంది. ప్రధాన యంత్రాంగం PN జంక్షన్‌తో కొంతవరకు సమానంగా ఉంటుంది, N-రకం సెమీకండక్టర్‌లను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, రెండు పదార్థాలు సంపర్కాన్ని ఏర్పరుచుకున్నప్పుడు, రెండు పదార్థాల యొక్క విభిన్న ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతల కారణంగా, సెమీకండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు లోహ వైపుకు వ్యాపిస్తాయి. విస్తరించిన ఎలక్ట్రాన్లు లోహం యొక్క ఒక చివరలో నిరంతరం పేరుకుపోతాయి, తద్వారా లోహం యొక్క అసలు విద్యుత్ తటస్థతను నాశనం చేస్తుంది, సెమీకండక్టర్ నుండి కాంటాక్ట్ ఉపరితలంపై లోహానికి అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్లు అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద డ్రిఫ్ట్ అవుతాయి మరియు క్యారియర్ యొక్క వ్యాప్తి మరియు డ్రిఫ్ట్ మోషన్ ఏకకాలంలో నిర్వహించబడతాయి, కొంత సమయం తర్వాత డైనమిక్ సమతుల్యతను చేరుకుని, చివరకు షాట్కీ జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. కాంతి పరిస్థితులలో, అవరోధ ప్రాంతం నేరుగా కాంతిని గ్రహిస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే PN జంక్షన్ లోపల ఉన్న ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్లు జంక్షన్ ప్రాంతాన్ని చేరుకోవడానికి విస్తరణ ప్రాంతం గుండా వెళ్ళాలి. PN జంక్షన్‌తో పోలిస్తే, షాట్కీ జంక్షన్ ఆధారంగా ఉన్న ఫోటోడెటెక్టర్ వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రతిస్పందన వేగం ns స్థాయికి కూడా చేరుకుంటుంది.