ఫోటోడిటెక్టర్ పరికర నిర్మాణం రకం

రకంఫోటోడిటెక్టర్ పరికరంనిర్మాణం
ఫోటోడిటెక్టర్ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా మార్చే పరికరం, దాని నిర్మాణం మరియు రకాలను ప్రధానంగా ఈ క్రింది వర్గాలుగా విభజించవచ్చు:
(1) ఫోటోకండక్టివ్ ఫోటోడిటెక్టర్
కాంతివాహక పరికరాలు కాంతికి గురైనప్పుడు, కాంతిజనిత వాహకాలు వాటి వాహకతను పెంచుకుని, నిరోధకతను తగ్గిస్తాయి. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉత్తేజితమైన వాహకాలు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద ఒక నిర్దిష్ట దిశలో కదులుతూ, తద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. కాంతి సమక్షంలో, ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమై పరివర్తనం చెందుతాయి. అదే సమయంలో, అవి విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద ప్రవహించి ఒక కాంతిప్రవాహాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఫలితంగా కాంతిజనిత వాహకాలు పరికరం యొక్క వాహకతను పెంచి, తద్వారా నిరోధకతను తగ్గిస్తాయి. కాంతివాహక ఫోటోడిటెక్టర్లు సాధారణంగా పనితీరులో అధిక గెయిన్ మరియు గొప్ప ప్రతిస్పందనను చూపుతాయి, కానీ అవి అధిక-పౌనఃపున్య కాంతి సంకేతాలకు ప్రతిస్పందించలేవు, కాబట్టి ప్రతిస్పందన వేగం నెమ్మదిగా ఉంటుంది, ఇది కొన్ని అంశాలలో కాంతివాహక పరికరాల అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

(2)PN ఫోటోడిటెక్టర్
P-రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థం మరియు N-రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థం మధ్య సంపర్కం ద్వారా PN ఫోటోడిటెక్టర్ ఏర్పడుతుంది. ఈ సంపర్కం ఏర్పడక ముందు, ఆ రెండు పదార్థాలు వేర్వేరు స్థితిలో ఉంటాయి. P-రకం సెమీకండక్టర్‌లో ఫెర్మీ స్థాయి వాలెన్స్ బ్యాండ్ అంచుకు దగ్గరగా ఉంటుంది, అయితే N-రకం సెమీకండక్టర్‌లో ఫెర్మీ స్థాయి కండక్షన్ బ్యాండ్ అంచుకు దగ్గరగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో, రెండు పదార్థాల ఫెర్మీ స్థాయిలు ఒకే స్థానంలోకి వచ్చే వరకు, కండక్షన్ బ్యాండ్ అంచున ఉన్న N-రకం పదార్థం యొక్క ఫెర్మీ స్థాయి నిరంతరం క్రిందికి మారుతూ ఉంటుంది. కండక్షన్ బ్యాండ్ మరియు వాలెన్స్ బ్యాండ్ యొక్క స్థాన మార్పుతో పాటు, ఆ బ్యాండ్ వంగడం కూడా జరుగుతుంది. PN జంక్షన్ సమతుల్య స్థితిలో ఉండి, ఏకరీతి ఫెర్మీ స్థాయిని కలిగి ఉంటుంది. చార్జ్ క్యారియర్ విశ్లేషణ పరంగా చూస్తే, P-రకం పదార్థాలలో చాలా వరకు చార్జ్ క్యారియర్‌లు హోల్స్ కాగా, N-రకం పదార్థాలలో చాలా వరకు చార్జ్ క్యారియర్‌లు ఎలక్ట్రాన్‌లు. రెండు పదార్థాలు సంపర్కంలో ఉన్నప్పుడు, వాహక సాంద్రతలోని వ్యత్యాసం కారణంగా, N-రకం పదార్థాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు P-రకం వైపు వ్యాపిస్తాయి, అయితే N-రకం పదార్థాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు వ్యతిరేక దిశలో హోల్స్ వైపు వ్యాపిస్తాయి. ఎలక్ట్రాన్లు మరియు హోల్స్ యొక్క వ్యాప్తి వలన మిగిలిపోయిన, భర్తీ చేయబడని ప్రాంతం ఒక అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, మరియు ఈ అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం వాహక డ్రిఫ్ట్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది. డ్రిఫ్ట్ యొక్క దిశ, వ్యాప్తి యొక్క దిశకు సరిగ్గా వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది, అంటే అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడటం వాహకాల వ్యాప్తిని నిరోధిస్తుంది. ఈ రెండు రకాల చలనాలు సమతుల్యం అయ్యే వరకు PN జంక్షన్ లోపల వ్యాప్తి మరియు డ్రిఫ్ట్ రెండూ ఉంటాయి, తద్వారా స్థిర వాహక ప్రవాహం శూన్యమవుతుంది. అంతర్గత గతిశీల సమతుల్యత ఏర్పడుతుంది.
PN జంక్షన్ కాంతి వికిరణానికి గురైనప్పుడు, ఫోటాన్ యొక్క శక్తి క్యారియర్‌కు బదిలీ చేయబడి, ఫోటోజనరేటెడ్ క్యారియర్, అంటే ఫోటోజనరేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జత ఉత్పత్తి అవుతుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద, ఎలక్ట్రాన్ మరియు హోల్ వరుసగా N ప్రాంతం మరియు P ప్రాంతానికి డ్రిఫ్ట్ అవుతాయి, మరియు ఫోటోజనరేటెడ్ క్యారియర్ యొక్క ఈ దిశాత్మక డ్రిఫ్ట్ ఫోటోకరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇదే PN జంక్షన్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం.

(3)పిన్ ఫోటోడిటెక్టర్
పిన్ ఫోటోడయోడ్ అనేది I పొర మధ్య ఉండే ఒక P-రకం పదార్థం మరియు N-రకం పదార్థం. ఈ పదార్థంలోని I పొర సాధారణంగా ఒక ఇంట్రిన్సిక్ లేదా తక్కువ-డోపింగ్ పదార్థం. దీని పని విధానం PN జంక్షన్‌ను పోలి ఉంటుంది. పిన్ జంక్షన్ కాంతి వికిరణానికి గురైనప్పుడు, ఫోటాన్ ఎలక్ట్రాన్‌కు శక్తిని బదిలీ చేసి, కాంతిజనిత ఆవేశ వాహకాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం లేదా బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం క్షీణత పొరలో కాంతిజనిత ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను వేరు చేస్తుంది, మరియు డ్రిఫ్ట్ అయిన ఆవేశ వాహకాలు బాహ్య సర్క్యూట్‌లో ఒక కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. క్షీణత పొర యొక్క వెడల్పును పెంచడంలో I పొర కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. అధిక బయాస్ వోల్టేజ్ కింద, I పొర పూర్తిగా క్షీణత పొరగా మారిపోతుంది, మరియు ఉత్పత్తి అయిన ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు వేగంగా వేరు చేయబడతాయి. అందువల్ల, పిన్ జంక్షన్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ప్రతిస్పందన వేగం సాధారణంగా PN జంక్షన్ డిటెక్టర్ కంటే వేగంగా ఉంటుంది. I పొర వెలుపల ఉన్న వాహకాలు కూడా వ్యాపన చలనం ద్వారా క్షీణత పొరలోకి సేకరించబడి, ఒక వ్యాపన కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. I పొర యొక్క మందం సాధారణంగా చాలా పలుచగా ఉంటుంది మరియు దాని ఉద్దేశ్యం డిటెక్టర్ యొక్క ప్రతిస్పందన వేగాన్ని మెరుగుపరచడం.

(4)APD ఫోటోడిటెక్టర్హిమపాతం ఫోటోడయోడ్
యంత్రాంగంహిమపాతం ఫోటోడయోడ్ఇది PN జంక్షన్ మాదిరిగానే ఉంటుంది. APD ఫోటోడిటెక్టర్ అధికంగా డోప్ చేయబడిన PN జంక్షన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, APD డిటెక్షన్ ఆధారంగా ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు అధిక రివర్స్ బయాస్ జోడించినప్పుడు, APD లోపల కొలిజన్ అయనైజేషన్ మరియు అవలాంచ్ మల్టిప్లికేషన్ జరుగుతాయి, మరియు డిటెక్టర్ యొక్క పనితీరు ఫోటోకరెంట్ ద్వారా పెరుగుతుంది. APD రివర్స్ బయాస్ మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు, డిప్లీషన్ లేయర్‌లోని విద్యుత్ క్షేత్రం చాలా బలంగా ఉంటుంది, మరియు కాంతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఫోటోజెనరేటెడ్ క్యారియర్‌లు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద త్వరగా వేరు చేయబడి వేగంగా డ్రిఫ్ట్ అవుతాయి. ఈ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రాన్లు లాటిస్‌ను ఢీకొనే అవకాశం ఉంది, దీనివల్ల లాటిస్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు అయనీకరణం చెందుతాయి. ఈ ప్రక్రియ పునరావృతమవుతుంది, మరియు లాటిస్‌లోని అయనీకరణం చెందిన అయాన్లు కూడా లాటిస్‌తో ఢీకొంటాయి, దీనివల్ల APD లో చార్జ్ క్యారియర్‌ల సంఖ్య పెరిగి, అధిక కరెంట్‌కు దారితీస్తుంది. APD లోపల ఉండే ఈ ప్రత్యేకమైన భౌతిక యంత్రాంగం కారణంగానే APD-ఆధారిత డిటెక్టర్లు సాధారణంగా వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం, అధిక కరెంట్ విలువ గెయిన్ మరియు అధిక సున్నితత్వం వంటి లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. PN జంక్షన్ మరియు PIN జంక్షన్‌లతో పోలిస్తే, APD వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రస్తుత ఫోటోసెన్సిటివ్ ట్యూబ్‌లలోకెల్లా అత్యంత వేగవంతమైనది.

(5) షాట్కీ జంక్షన్ ఫోటోడిటెక్టర్
షాట్కీ జంక్షన్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం ఒక షాట్కీ డయోడ్, దీని విద్యుత్ లక్షణాలు పైన వివరించిన PN జంక్షన్ లక్షణాలను పోలి ఉంటాయి మరియు ఇది పాజిటివ్ కండక్షన్ మరియు రివర్స్ కట్-ఆఫ్‌తో ఏకదిశా వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. అధిక వర్క్ ఫంక్షన్ ఉన్న లోహం మరియు తక్కువ వర్క్ ఫంక్షన్ ఉన్న సెమీకండక్టర్ సంపర్కంలోకి వచ్చినప్పుడు, ఒక షాట్కీ అవరోధం ఏర్పడుతుంది, మరియు ఫలితంగా ఏర్పడే జంక్షన్‌ను షాట్కీ జంక్షన్ అంటారు. దీని ప్రధాన యంత్రాంగం కొంతవరకు PN జంక్షన్‌ను పోలి ఉంటుంది, ఉదాహరణకు N-రకం సెమీకండక్టర్లను తీసుకుంటే, రెండు పదార్థాలు సంపర్కంలోకి వచ్చినప్పుడు, ఆ రెండు పదార్థాలలోని విభిన్న ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతల కారణంగా, సెమీకండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు లోహం వైపుకు వ్యాపిస్తాయి. వ్యాపించిన ఎలక్ట్రాన్లు లోహం యొక్క ఒక చివరన నిరంతరం పేరుకుపోతాయి, తద్వారా లోహం యొక్క అసలు విద్యుత్ తటస్థతను నాశనం చేస్తాయి. ఇది సంపర్క ఉపరితలంపై సెమీకండక్టర్ నుండి లోహానికి ఒక అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద ఎలక్ట్రాన్లు డ్రిఫ్ట్ అవుతాయి, మరియు క్యారియర్ యొక్క వ్యాప్తి మరియు డ్రిఫ్ట్ చలనం ఏకకాలంలో జరుగుతాయి. కొంత సమయం తరువాత, అవి గతిశీల సమతుల్యతను చేరుకుని, చివరకు ఒక షాట్కీ జంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. కాంతి పరిస్థితులలో, అవరోధ ప్రాంతం నేరుగా కాంతిని గ్రహించి ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే PN జంక్షన్ లోపల కాంతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన క్యారియర్లు జంక్షన్ ప్రాంతానికి చేరుకోవడానికి వ్యాప్తి ప్రాంతం గుండా వెళ్ళవలసి ఉంటుంది. PN జంక్షన్‌తో పోలిస్తే, షాట్కీ జంక్షన్ ఆధారిత ఫోటోడిటెక్టర్ వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మరియు ఈ ప్రతిస్పందన వేగం ns స్థాయికి కూడా చేరుకోగలదు.