برفانی تودے کے فوٹوٹیکٹر (اے پی ڈی فوٹو ڈیٹریکٹر) کا اصول اور موجودہ صورتحال حصہ ایک

خلاصہ: برفانی تودے والے فوٹو ڈیٹیکٹر کا بنیادی ڈھانچہ اور ورکنگ اصول (اے پی ڈی فوٹوڈیٹر) متعارف کرایا جاتا ہے ، آلہ کے ڈھانچے کے ارتقاء کے عمل کا تجزیہ کیا جاتا ہے ، موجودہ تحقیق کی حیثیت کا خلاصہ کیا گیا ہے ، اور اے پی ڈی کی مستقبل کی ترقی کا ممکنہ طور پر مطالعہ کیا گیا ہے۔

1. تعارف
ایک فوٹوڈیٹریکٹر ایک ایسا آلہ ہے جو روشنی کے اشاروں کو بجلی کے اشاروں میں تبدیل کرتا ہے۔ aسیمیکمڈکٹر فوٹو ڈیٹیکٹر، واقعہ فوٹوون کے ذریعہ پرجوش تصویر سے تیار کردہ کیریئر اطلاق شدہ تعصب وولٹیج کے تحت بیرونی سرکٹ میں داخل ہوتا ہے اور ایک پیمائش فوٹوکورنٹ تشکیل دیتا ہے۔ یہاں تک کہ زیادہ سے زیادہ ردعمل پر بھی ، ایک پن فوٹوڈیڈ صرف زیادہ تر الیکٹران ہول جوڑے کا ایک جوڑا تیار کرسکتا ہے ، جو داخلی فائدہ کے بغیر ایک آلہ ہے۔ زیادہ سے زیادہ ردعمل کے ل an ، برفانی تودے والے فوٹوڈیوڈ (اے پی ڈی) کو استعمال کیا جاسکتا ہے۔ فوٹوکورنٹ پر اے پی ڈی کا پروردن اثر آئنائزیشن تصادم کے اثر پر مبنی ہے۔ کچھ شرائط کے تحت ، تیز الیکٹران اور سوراخ الیکٹران ہول جوڑے کی ایک نئی جوڑی تیار کرنے کے لئے جالی کے ساتھ ٹکرانے کے لئے کافی توانائی حاصل کرسکتے ہیں۔ یہ عمل ایک زنجیر کا رد عمل ہے ، تاکہ روشنی جذب سے پیدا ہونے والے الیکٹران ہول جوڑے کی جوڑی بڑی تعداد میں الیکٹران ہول جوڑے پیدا کرسکے اور ایک بڑی ثانوی فوٹوکورنٹ تشکیل دے سکے۔ لہذا ، اے پی ڈی کو اعلی ردعمل اور داخلی فائدہ ہے ، جو آلے کے سگنل سے شور کے تناسب کو بہتر بناتا ہے۔ اے پی ڈی بنیادی طور پر طویل فاصلے پر یا چھوٹے آپٹیکل فائبر مواصلات کے نظام میں استعمال کیا جائے گا جس میں موصولہ آپٹیکل پاور پر دیگر حدود ہوں گی۔ فی الحال ، بہت سارے آپٹیکل ڈیوائس کے ماہرین اے پی ڈی کے امکانات کے بارے میں بہت پر امید ہیں ، اور ان کا خیال ہے کہ متعلقہ شعبوں کی بین الاقوامی مسابقت کو بڑھانے کے لئے اے پی ڈی کی تحقیق ضروری ہے۔

2. تکنیکی ترقیبرفانی تودے والا فوٹو ڈیٹیکٹر(اے پی ڈی فوٹوٹیکٹر)

2.1 مواد
(1)ایس آئی فوٹوڈیٹر
ایس آئی میٹریل ٹکنالوجی ایک پختہ ٹیکنالوجی ہے جو مائیکرو الیکٹرانکس کے میدان میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے ، لیکن یہ 1.31 ملی میٹر اور 1.55 ملی میٹر کی طول موج کی حد میں آلات کی تیاری کے لئے موزوں نہیں ہے جو عام طور پر آپٹیکل مواصلات کے شعبے میں قبول کیے جاتے ہیں۔

(2) جی ای
اگرچہ جی ای اے پی ڈی کا ورنکرم ردعمل آپٹیکل فائبر ٹرانسمیشن میں کم نقصان اور کم بازی کی ضروریات کے لئے موزوں ہے ، لیکن تیاری کے عمل میں بڑی مشکلات ہیں۔ اس کے علاوہ ، جی ای کا الیکٹران اور ہول آئنائزیشن ریٹ تناسب () 1 کے قریب ہے ، لہذا اعلی کارکردگی والے اے پی ڈی ڈیوائسز تیار کرنا مشکل ہے۔

(3) IN0.53GA0.47AS/INP
IN0.53GA0.47As کو APD اور INP کی روشنی جذب کرنے والی پرت کے طور پر منتخب کرنے کا ایک موثر طریقہ ہے۔ IN0.53GA0.47AS مواد کی جذب چوٹی 1.65 ملی میٹر ، 1.31 ملی میٹر ، 1.55 ملی میٹر طول موج تقریبا 104 سینٹی میٹر -1 اعلی جذب گتانک ہے ، جو اس وقت روشنی کا پتہ لگانے والے کی جذب پرت کے لئے ترجیحی مواد ہے۔

(4)Ingaas Photodetector/inفوٹوڈیکٹر
روشنی جذب کرنے والی پرت اور INP کے طور پر INGAASP منتخب کرکے ، 1-1.4 ملی میٹر کی ردعمل طول موج کے ساتھ اے پی ڈی ، اعلی کوانٹم کارکردگی ، کم تاریک موجودہ اور اعلی برفانی تودے کا فائدہ تیار کیا جاسکتا ہے۔ مصر کے مختلف اجزاء کو منتخب کرکے ، مخصوص طول موج کے لئے بہترین کارکردگی حاصل کی جاتی ہے۔

(5) انگاس/inalas
IN0.52AL0.48AS مواد میں بینڈ گیپ (1.47EV) ہوتا ہے اور 1.55 ملی میٹر کی طول موج کی حد میں جذب نہیں ہوتا ہے۔ اس بات کا ثبوت موجود ہے کہ پتلی IN0.52AL0.48AS ایپیٹیکسیئل پرت خالص الیکٹران انجیکشن کی حالت میں ایک ضرب پرت کے طور پر INP کے مقابلے میں بہتر فائدہ کی خصوصیات حاصل کرسکتی ہے۔

(6) انگاس/انگاس (p)/inalas اور ingaas/in (al) gaas/inalas
مواد کی اثر آئنائزیشن کی شرح اے پی ڈی کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ضرب پرت کے تصادم آئنائزیشن کی شرح کو INGAAS (P) /inalas متعارف کروا کر اور (AL) GAAS /INALAS سپرلیٹس ڈھانچے کو متعارف کرایا جاسکتا ہے۔ سپر لیٹائس ڈھانچے کا استعمال کرکے ، بینڈ انجینئرنگ ترسیل بینڈ اور والنس بینڈ کی اقدار کے مابین غیر متناسب بینڈ ایج کو مصنوعی طور پر کنٹرول کرسکتی ہے ، اور اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ کنڈکشن بینڈ کو ختم کرنے سے والنس بینڈ کی کمی (ΔEC >> ΔEV) سے کہیں زیادہ بڑا ہے۔ انگاس بلک میٹریلز کے مقابلے میں ، انگاس/انالاس کوانٹم ویل الیکٹران آئنائزیشن ریٹ (A) میں نمایاں اضافہ کیا گیا ہے ، اور الیکٹران اور سوراخ اضافی توانائی حاصل کرتے ہیں۔ ΔEC >> ΔEV کی وجہ سے ، یہ توقع کی جاسکتی ہے کہ الیکٹرانوں کے ذریعہ حاصل کی جانے والی توانائی سے الیکٹران آئنائزیشن کی شرح میں سوراخ کی توانائی کی شراکت سے کہیں زیادہ اضافہ ہوتا ہے جس میں سوراخ آئنائزیشن ریٹ (بی) میں ہوتا ہے۔ سوراخ آئنائزیشن کی شرح میں الیکٹران آئنائزیشن کی شرح کا تناسب (کے) بڑھتا ہے۔ لہذا ، اعلی گین بینڈوڈتھ پروڈکٹ (جی بی ڈبلیو) اور کم شور کی کارکردگی کو سپر لیٹائس ڈھانچے کا اطلاق کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔ تاہم ، یہ انگاس/inalas کوانٹم ویل ڈھانچہ اے پی ڈی ، جو K کی قیمت میں اضافہ کرسکتا ہے ، آپٹیکل وصول کنندگان پر لاگو کرنا مشکل ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ زیادہ سے زیادہ ردعمل کو متاثر کرنے والا ضرب عنصر تاریک موجودہ کے ذریعہ محدود ہے ، ضرب شور نہیں۔ اس ڈھانچے میں ، تاریک موجودہ بنیادی طور پر ایک تنگ بینڈ گیپ کے ساتھ انگاس ویل پرت کے سرنگ کے اثر کی وجہ سے ہوتا ہے ، لہذا ایک وسیع بینڈ گیپ کوآٹرنری کھوٹ کا تعارف ، جیسے انگاس کی بجائے انگاس کی بجائے کوانٹم کنویں کی ساخت کی اچھی پرت تاریک کرنٹ کو دب سکتی ہے۔