ఫోటోడెటెక్టర్ పరికరం నిర్మాణం రకం

రకంఫోటో డిటెక్టర్ పరికరంనిర్మాణం
ఫోటో డిటెక్టర్ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా మార్చే పరికరం, దాని నిర్మాణం మరియు వైవిధ్యాన్ని ప్రధానంగా క్రింది వర్గాలుగా విభజించవచ్చు:
(1) ఫోటోకాండక్టివ్ ఫోటోడెటెక్టర్
ఫోటోకాండక్టివ్ పరికరాలు కాంతికి గురైనప్పుడు, ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్ వాటి వాహకతను పెంచుతుంది మరియు వాటి నిరోధకతను తగ్గిస్తుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉత్తేజిత వాహకాలు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో దిశాత్మక పద్ధతిలో కదులుతాయి, తద్వారా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కాంతి పరిస్థితిలో, ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమవుతాయి మరియు పరివర్తన సంభవిస్తుంది. అదే సమయంలో, అవి ఫోటోకరెంట్‌ను ఏర్పరచడానికి విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో ప్రవహిస్తాయి. ఫలితంగా ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్లు పరికరం యొక్క వాహకతను పెంచుతాయి మరియు తద్వారా ప్రతిఘటనను తగ్గిస్తాయి. ఫోటోకాండక్టివ్ ఫోటోడెటెక్టర్లు సాధారణంగా అధిక లాభం మరియు పనితీరులో 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 ఫోటోడెటెక్టర్
పి-టైప్ సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ మరియు ఎన్-టైప్ సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ మధ్య సంపర్కం ద్వారా పిఎన్ ఫోటోడెటెక్టర్ ఏర్పడుతుంది. పరిచయం ఏర్పడటానికి ముందు, రెండు పదార్థాలు ప్రత్యేక స్థితిలో ఉంటాయి. P-రకం సెమీకండక్టర్‌లోని ఫెర్మీ స్థాయి వాలెన్స్ బ్యాండ్ అంచుకు దగ్గరగా ఉంటుంది, అయితే N-రకం సెమీకండక్టర్‌లోని ఫెర్మీ స్థాయి కండక్షన్ బ్యాండ్ అంచుకు దగ్గరగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో, కండక్షన్ బ్యాండ్ అంచున ఉన్న N-రకం పదార్థం యొక్క ఫెర్మీ స్థాయి రెండు పదార్థాల ఫెర్మీ స్థాయి ఒకే స్థానంలో ఉండే వరకు నిరంతరం క్రిందికి మార్చబడుతుంది. కండక్షన్ బ్యాండ్ మరియు వాలెన్స్ బ్యాండ్ యొక్క స్థానం యొక్క మార్పు కూడా బ్యాండ్ యొక్క వంపుతో కూడి ఉంటుంది. PN జంక్షన్ సమతుల్యతలో ఉంది మరియు ఏకరీతి ఫెర్మి స్థాయిని కలిగి ఉంది. ఛార్జ్ క్యారియర్ విశ్లేషణ యొక్క కోణం నుండి, P-రకం పదార్థాలలో చాలా ఛార్జ్ క్యారియర్‌లు రంధ్రాలు కాగా, N-రకం మెటీరియల్‌లలో చాలా ఛార్జ్ క్యారియర్‌లు ఎలక్ట్రాన్‌లు. రెండు పదార్థాలు సంపర్కంలో ఉన్నప్పుడు, క్యారియర్ ఏకాగ్రతలో వ్యత్యాసం కారణంగా, N-రకం పదార్థాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు P-రకానికి వ్యాపిస్తాయి, అయితే N-రకం పదార్థాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు రంధ్రాలకు వ్యతిరేక దిశలో వ్యాపిస్తాయి. ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల వ్యాప్తి ద్వారా మిగిలిపోయిన అసంపూర్తి ప్రాంతం అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, మరియు అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం క్యారియర్ డ్రిఫ్ట్‌ను ట్రెండ్ చేస్తుంది మరియు డ్రిఫ్ట్ దిశ కేవలం వ్యాప్తి దిశకు వ్యతిరేకం, అంటే అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడటం వలన క్యారియర్‌ల వ్యాప్తిని నిరోధిస్తుంది మరియు రెండు రకాల కదలికలు సమతుల్యం అయ్యే వరకు PN జంక్షన్ లోపల వ్యాప్తి మరియు డ్రిఫ్ట్ రెండూ ఉంటాయి. స్టాటిక్ క్యారియర్ ప్రవాహం సున్నా. అంతర్గత డైనమిక్ బ్యాలెన్స్.
PN జంక్షన్ కాంతి రేడియేషన్‌కు గురైనప్పుడు, ఫోటాన్ యొక్క శక్తి క్యారియర్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది మరియు ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్, అంటే ఫోటోజెనరేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జత ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ చర్యలో, ఎలక్ట్రాన్ మరియు హోల్ డ్రిఫ్ట్ వరుసగా N ప్రాంతం మరియు P ప్రాంతానికి, మరియు ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్ యొక్క డైరెక్షనల్ డ్రిఫ్ట్ ఫోటోకరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది PN జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం.

(3)పిన్ ఫోటోడెటెక్టర్
పిన్ ఫోటోడియోడ్ 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 జంక్షన్ మాదిరిగానే ఉంటుంది, PIN జంక్షన్ కాంతి రేడియేషన్‌కు గురైనప్పుడు, ఫోటాన్ శక్తిని ఎలక్ట్రాన్‌కు బదిలీ చేస్తుంది, ఫోటోజెనరేటెడ్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం లేదా బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం ఫోటోజెనరేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్-హోల్‌ను వేరు చేస్తుంది. క్షీణత పొరలో జతలు, మరియు డ్రిఫ్టెడ్ ఛార్జ్ క్యారియర్లు బాహ్య సర్క్యూట్‌లో కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. లేయర్ I పోషించే పాత్ర క్షీణత పొర యొక్క వెడల్పును విస్తరించడం, మరియు పొర I పూర్తిగా పెద్ద బయాస్ వోల్టేజ్ కింద క్షీణత పొరగా మారుతుంది మరియు ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు వేగంగా వేరు చేయబడతాయి, కాబట్టి ప్రతిస్పందన వేగం PIN జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్ సాధారణంగా PN జంక్షన్ డిటెక్టర్ కంటే వేగంగా ఉంటుంది. I పొర వెలుపల ఉన్న క్యారియర్లు కూడా డిఫ్యూజన్ మోషన్ ద్వారా క్షీణత పొర ద్వారా సేకరించబడతాయి, ఇది ఒక వ్యాప్తి ప్రవాహాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. I పొర యొక్క మందం సాధారణంగా చాలా సన్నగా ఉంటుంది మరియు డిటెక్టర్ యొక్క ప్రతిస్పందన వేగాన్ని మెరుగుపరచడం దీని ఉద్దేశ్యం.

(4)APD ఫోటోడెటెక్టర్హిమపాతం ఫోటోడియోడ్
యొక్క యంత్రాంగంహిమపాతం ఫోటోడియోడ్PN జంక్షన్ మాదిరిగానే ఉంటుంది. APD ఫోటోడెటెక్టర్ భారీగా డోప్ చేయబడిన PN జంక్షన్‌ని ఉపయోగిస్తుంది, APD డిటెక్షన్ ఆధారంగా ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ పెద్దది, మరియు పెద్ద రివర్స్ బయాస్ జోడించబడినప్పుడు, APD లోపల తాకిడి అయనీకరణం మరియు హిమపాతం 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 యొక్క చర్యలో త్వరగా డ్రిఫ్ట్ అవుతాయి. ఈ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రాన్లు లాటిస్‌లోకి దూసుకుపోయే సంభావ్యత ఉంది, దీని వలన లాటిస్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లు అయనీకరణం చెందుతాయి. ఈ ప్రక్రియ పునరావృతమవుతుంది మరియు లాటిస్‌లోని అయోనైజ్డ్ అయాన్‌లు కూడా లాటిస్‌తో ఢీకొంటాయి, దీని వలన APDలో ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల సంఖ్య పెరుగుతుంది, ఫలితంగా పెద్ద కరెంట్ వస్తుంది. APD లోపల ఉన్న ఈ ప్రత్యేకమైన భౌతిక యంత్రాంగమే APD-ఆధారిత డిటెక్టర్‌లు సాధారణంగా వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం, పెద్ద ప్రస్తుత విలువ పెరుగుదల మరియు అధిక సున్నితత్వం వంటి లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. PN జంక్షన్ మరియు PIN జంక్షన్‌తో పోలిస్తే, APD వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రస్తుత ఫోటోసెన్సిటివ్ ట్యూబ్‌లలో వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం.

(5) షాట్కీ జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్
షాట్కీ జంక్షన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం ఒక షాట్కీ డయోడ్, దీని విద్యుత్ లక్షణాలు పైన వివరించిన PN జంక్షన్ మాదిరిగానే ఉంటాయి మరియు ఇది సానుకూల ప్రసరణ మరియు రివర్స్ కట్-ఆఫ్‌తో ఏకదిశాత్మక వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. అధిక పని ఫంక్షన్‌తో మెటల్ మరియు తక్కువ పని ఫంక్షన్‌తో సెమీకండక్టర్ పరిచయం ఏర్పడినప్పుడు, షాట్కీ అవరోధం ఏర్పడుతుంది మరియు ఫలితంగా జంక్షన్ షాట్కీ జంక్షన్ అవుతుంది. ప్రధాన మెకానిజం కొంతవరకు PN జంక్షన్‌తో సమానంగా ఉంటుంది, N-రకం సెమీకండక్టర్‌లను ఉదాహరణగా తీసుకుంటుంది, రెండు పదార్థాలు సంపర్కం ఏర్పడినప్పుడు, రెండు పదార్థాల యొక్క విభిన్న ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతల కారణంగా, సెమీకండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లు లోహపు వైపుకు వ్యాపిస్తాయి. విస్తరించిన ఎలక్ట్రాన్లు లోహం యొక్క ఒక చివర నిరంతరం పేరుకుపోతాయి, తద్వారా మెటల్ యొక్క అసలైన విద్యుత్ తటస్థతను నాశనం చేస్తుంది, సెమీకండక్టర్ నుండి లోహానికి సంపర్క ఉపరితలంపై అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్లు దాని చర్యలో ప్రవహిస్తాయి. అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం, మరియు క్యారియర్ యొక్క వ్యాప్తి మరియు డ్రిఫ్ట్ చలనం డైనమిక్‌కు చేరుకోవడానికి కొంత సమయం తర్వాత ఏకకాలంలో నిర్వహించబడతాయి సమతౌల్యం, మరియు చివరకు షాట్కీ జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. కాంతి పరిస్థితులలో, అవరోధ ప్రాంతం నేరుగా కాంతిని గ్రహిస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే PN జంక్షన్ లోపల ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్‌లు జంక్షన్ ప్రాంతానికి చేరుకోవడానికి విస్తరణ ప్రాంతం గుండా వెళ్లాలి. PN జంక్షన్‌తో పోలిస్తే, షాట్కీ జంక్షన్‌పై ఆధారపడిన ఫోటోడెటెక్టర్ వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రతిస్పందన వేగం ns స్థాయికి కూడా చేరుకుంటుంది.