फोटो डिटेक्टर: विशेषताएं, प्रकार, लाभ, 7 अनुप्रयोग

फोटो डायोड डिटेक्टर की सामग्री

इस लेख में हम फोटो डायोड डिटेक्टर के बारे में चर्चा करेंगे:

• एक फोटोडेटेक्टर की परिभाषा
• विभिन्न प्रकार
• सर्किट आरेख
• अनुप्रयोगों
• एक फोटोडायोड क्या है
• एक फोटोडायोड की विशेषताएं
• काम करने का सिद्धांत
• हिमस्खलन फोटोडायोड
• सर्किट आरेख
• अनुप्रयोगों
• फायदे नुकसान
• फोटोट्रांसिस्टर बनाम फोटोडायोड

फोटो डिटेक्टर क्या है?

एक फोटो डिटेक्टर की परिभाषा:

"फोटोडेटेक्टर महत्वपूर्ण तत्व हैं, जिनके पास विद्युत संकेतों में प्रकाश को बदलने की क्षमता होती है।"

"photodetectors छवि प्रसंस्करण, ऑप्टिकल संचार, सुरक्षा और रात दृष्टि और गति का पता लगाने में महत्वपूर्ण तत्व उपयोगी हैं। ”

फोटो डिटेक्टरों के प्रकार:

फोटो डिटेक्टरों के महत्वपूर्ण अनुप्रयोग:

• ऑप्टिकल डिटेक्टर, चमकदार प्रवाह माप जैसे गुणों के लिए फोटो डिटेक्टर लगाए जा सकते हैं।
• ये विभिन्न प्रकार के ऑप्टिकल-सेंसर और माइक्रोस्कोप डिज़ाइन में उपयोग किए जाते हैं।
• लेजर रेंजफाइंडर के लिए फोटो डिटेक्टर आवश्यक हैं।
• तेज फोटोडेटेक्टर्स का उपयोग आमतौर पर ऑप्टिकल-फाइबर संचार, आवृत्ति मेट्रोोलॉजी आदि में किया जाता है।

फोटो डायोड क्या है?

फोटोडायोड की परिभाषा:

“एक फोटोडायोड मूल रूप से एक पीएन जंक्शन डायोड है।"

जब एक फोटॉन डायोड से टकराता है, तो यह इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करेगा और एक जंगम इलेक्ट्रॉन और एक सकारात्मक चार्ज होल उत्पन्न करेगा। अवशोषण जंक्शन के घटने वाले क्षेत्र में होता है, वाहक को जंक्शन से हटाए जाने की संभावना से निर्मित क्षमता से हटा दिया जाएगा।

एक फोटोडायोड कैसे काम करता है?

फोटोडायोड का कार्य सिद्धांत:

एक फोटोडायोड एक पीएन जंक्शन या एक पिन कॉन्फ़िगरेशन है। यदि एक फोटॉन डायोड से टकराता है, तो यह इलेक्ट्रान और एक धनात्मक आवेशित छिद्र को उत्पन्न करता है। जब जंक्शन के घटने के क्षेत्र में कोई अवशोषण होता है, तो इन वाहकों को इस घटाव क्षेत्र के अंतर्निहित क्षेत्र से जंक्शन में फंसा दिया गया है जिसने एक फोटोक्रेक्ट बनाया है।

Photodiodes का व्यापक रूप से उलटा पूर्वाग्रह या पूर्वाग्रह के बिना उपयोग किया जाता है। प्रकाश या फोटॉन इस सर्किटरी में एक करंट प्रवाहित कर सकता है, जो आगे के पूर्वाग्रह को देता है, जो बाद में रिवर्स दिशा से फोटोक्रेक्ट तक 'डार्क करंट' का कारण बनता है। इसे प्राकृतिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है और सौर सेल डिजाइन की नींव हो सकती है। एक सौर पैनल कई प्रभावशाली फोटोडायोड का एक संयोजन है।

रिवर्स पूर्वाग्रह बिल्कुल समान दिशा के साथ मामूली धारा उत्पन्न करते हैं। इसके अलावा, फोटोडायोड कम शोर प्रदर्शित करता है।

हिमस्खलन फोटोडायोड एक समान व्यवस्था है, लेकिन यह सामान्य रूप से अधिक रिवर्स बायसिंग के साथ संचालित होता है। यह हर एक फोटो-जनरेटेड प्रदाता को हिमस्खलन टूटने के साथ गुणा करने में सक्षम बनाता है, जिससे फोटोडायोड के आंतरिक प्रभाव होते हैं और डिवाइस की समग्र प्रतिक्रिया में सुधार होता है।

एक फोटो डायोड के लिए सामग्री:

फोटोडायोड में प्रयुक्त सामग्री:

• सिलिकॉन
• जर्मेनियम
• लीड सल्फाइड

RSI सामग्री फोटोडायोड के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, इसके गुणों का वर्णन करने के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि उपयुक्त ऊर्जा वाले केवल फोटॉन ही बैंडगैप में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित कर सकते हैं और पर्याप्त फोटोक्यूरेंट का उत्पादन करने में सक्षम हैं।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि, सिलिकॉन-आधारित फोटोडायोड में बैंड-गैप अधिक होता है और इस वजह से यह जर्मेनियम-आधारित फोटोडायोड की तुलना में कम शोर पैदा करने में सक्षम होता है।

जबसे ट्रांजिस्टर और IC अर्धचालक सामग्री द्वारा भी तैयार किए जाते हैं और इसमें pn जंक्शन होते हैं, जो एक फोटोडायोड की तरह कार्य कर सकते हैं। यह स्वीकृत नहीं है, इस प्रभाव को दूर करने के लिए एक अपारदर्शी आवास अनिवार्य है। हालांकि ये उच्च ऊर्जा विकिरणों के प्रति पूरी तरह से अपारदर्शी नहीं हैं, फिर भी प्रेरित प्रकाश धारा के लिए आईसी में खराबी का कारण बन सकते हैं।

फोटो डायोड के अनुप्रयोग:

• Photodiodes का उपयोग उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक यानी सीडी प्लेयर, फायर एंड स्मोक डिटेक्टर, रिमोट कंट्रोल, लाइटिंग आदि में किया जाता है।
• ये विभिन्न चिकित्सा अनुप्रयोगों, डिटेक्टर और उच्च-ऊर्जा भौतिकी आदि में भी कार्यरत हैं।

फोटो डायोड के फायदे और नुकसान:

लाभ-

• धीमी आवाज
• कम लागत
• कॉम्पैक्ट और हल्के।
• लंबे जीवनकाल
• कोई उच्च वोल्टेज की आवश्यकता नहीं है।
• उच्च क्वांटम दक्षता।

नुकसान-

• छोटा क्षेत्र
• कोई आंतरिक लाभ नहीं
• बहुत कम संवेदनशीलता
• प्रतिक्रिया समय धीमा है।

एक फोटो डायोड की विशेषताएं क्या हैं?

फोटो डायोड की दो प्रकार की विशेषताएं हैं

• बिजली के लक्षण
• ऑप्टिकल विशेषताओं

फोटो डायोड के विद्युत लक्षण:

SHUNT रेजिस्टेंस, आर_SH

शंट प्रतिरोध (आर_SH) का उपयोग थर्मल शोर का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है जब कोई रिवर्स पूर्वाग्रह नहीं लगाया जाता है। यह वर्तमान में वोल्टेज का अनुपात है।

इसकी उत्पत्ति के समय फोटोडायोड के VI वक्र के ढलान से गणना की जाती है।

श्रृंखलाएं परिणाम

श्रृंखला प्रतिरोध रुपये से दिया जाता है और यह सिलिकॉन के प्रतिरोध से आता है। अभिव्यक्ति निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी गई है -

जंक्शन क्षमता, (सी)_j)

जंक्शन कैपेसिटेंस (C)_j) किसी दिए गए रिवर्स पूर्वाग्रह में डायोड का समाई है।

जंक्शन समाई प्रसार क्षेत्र के अनुपात में है और व्युत्क्रम क्षेत्र की चौड़ाई के विपरीत आनुपातिक है।

वृद्धि और लंबे समय (टी_r , टी_f )

दस प्रतिशत से नब्बे प्रतिशत तक पहुंचने के लिए लगने वाले समय को राइज़ टाइम के रूप में जाना जाता है और नब्बे प्रतिशत से दस प्रतिशत तक गिरने वाले समय को फॉल टाइम के रूप में जाना जाता है। यह पैरामीटर सामान्यतः 3 डीबी क्षय की आवृत्ति प्रतिक्रिया में व्यक्त किया गया है।

                                t_r= 0.35 / एफ_3dB

ब्रेक वोट (वी)_BR)

यह अधिकतम नकारात्मक है वोल्टेज जो डायोड पर लागू किया जा सकता है टर्मिनल।

NOQU एक्वैरियम पावर (एन_EP)

फोटॉन की तीव्रता निर्धारित रिवर्स बायसिंग में शोर के बराबर करने के लिए आवश्यक है। यह N का माप है_EP.

परिणाम समय (टी_r)

यह डायोड के लिए ऑपरेशन के एक निर्दिष्ट रिवर्स बायसिंग मोड पर प्रकाश में एक कदम इनपुट का जवाब देने के लिए आवश्यक समय से परिभाषित होता है।

शॉर्ट सर्किट करंट (I_SC):

उसके साथ डायोड पिन छोटा, वह धारा जो किसी दी गई प्रकाश तीव्रता पर प्रवाहित होती है।

फोटो डायोड के ऑप्टिकल लक्षण:

क्वांटम प्रभाव, क्यू_E

Q_E बड़े पैमाने पर घटना फोटॉनों के प्रतिशत के रूप में मान्यता प्राप्त है जो फोटोकॉंट में योगदान करते हैं।

                               Q_E=R _obs/R _Id (100%)

परिणाम, आर

एक सिलिकॉन फोटोडायोड की प्रतिक्रिया प्रकाश की संवेदनशीलता का माप है। यह दिए गए तरंग दैर्ध्य के लिए प्रकाश की आने वाली शक्ति (पी) के लिए आईपी के अनुपात द्वारा दिया जाता है।

                              आर = मैं_P/P विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर

गैर एकरूपता

इसे प्रकाश के एक तुच्छ स्थानों के साथ सक्रिय फोटोडायोड सतह क्षेत्र पर देखी गई प्रतिक्रिया की विविधताओं के रूप में अच्छी तरह से परिभाषित किया गया है।

गैर linearity

एक सिलिकॉन फोटोडायोड विशेषता प्रकृति में रैखिक है, हालांकि वर्तमान में मामूली परिवर्तन फोटोकॉंटिक रैखिकता को नियंत्रित करता है।

फोटो डायोड में शोर:

एक फोटोडायोड में, दो प्रकार के शोर पेश किए जाते हैं; वो हैं

• शॉट शोर
• जॉनसन शोर।

शॉट शोर

यह निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है।

थर्मल शोर या जॉनसन शोर

वाहक की थर्मल पीढ़ी के कारण फोटोडेटेक्टर जॉनसन शोर पैदा कर सकता है। इस उत्पन्न ध्वनि का परिमाण है:

इसलिए, कुल शोर है,

हिमस्खलन और जेनर तंत्रों की व्याख्या करें:

हिमस्खलन टूटने केवल उच्च वोल्टेज पर होता है। मान लें कि संक्रमण क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र (E) बहुत बड़ा है। फिर, ए e^- P की ओर से आने वाली गतिज ऊर्जा के साथ त्वरित होकर जाली से टकरा सकती है और उत्पन्न कर सकती है आयनीकरण. इंटरैक्शन कैरियर गुणन पैदा करेगा; मूल इलेक्ट्रॉन और उत्पन्न इलेक्ट्रॉन को N की ओर घुमाया जाता है, और क्रिएट होल को P पर प्रवाहित किया जाता है। यह प्रक्रिया हिमस्खलन है क्योंकि प्रत्येक आने वाला वाहक बड़ी संख्या में वाहक आरंभ करने में सक्षम होता है।

जेनर का प्रभाव तब होता है जब पी-साइड वैलेंस बैंड से एन-साइड कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों की टनलिंग होती है, एन से पी टर्मिनल तक रिवर्स करंट प्रवाह हो सकता है। टनलिंग करंट के लिए आधारभूत अनिवार्यता एक बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं जिन्हें एक टिनिअर बैरियर द्वारा पर्याप्त मात्रा में अप्रकाशित अवस्था से अलग कर दिया जाता है। चूंकि टनलिंग की संभावना को बाधा चौड़ाई द्वारा नियंत्रित किया जाता है, इसलिए डोपिंग महान होना चाहिए।

फोटो ट्रांजिस्टर और फोटो डायोड के बीच तुलना करें:

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सौमली भट्टाचार्य

नमस्ते, मैं सौमाली भट्टाचार्य हूं। मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स में मास्टर किया है।
वर्तमान में मैं इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र में निवेशित हूं।
मेरे लेख बहुत ही सरल लेकिन जानकारीपूर्ण दृष्टिकोण से कोर इलेक्ट्रॉनिक्स के प्रमुख क्षेत्रों पर केंद्रित हैं।
मैं एक प्रतिभाशाली विद्यार्थी हूं और इलेक्ट्रॉनिक्स डोमेन के क्षेत्र में सभी नवीनतम तकनीकों से खुद को अपडेट रखने की कोशिश करता हूं।

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