فوٹو ڈیٹیکٹر ڈیوائس کی ساخت کی قسم

کی قسمفوٹو ڈیٹیکٹر ڈیوائسساخت
فوٹو ڈیٹیکٹرایک ایسا آلہ ہے جو آپٹیکل سگنل کو برقی سگنل میں تبدیل کرتا ہے، اس کی ساخت اور قسم کو بنیادی طور پر درج ذیل زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ‌
(1) فوٹو کنڈکٹیو فوٹو ڈیٹیکٹر
جب فوٹو کنڈکٹیو آلات روشنی کے سامنے آتے ہیں، تو فوٹو جنریٹڈ کیریئر ان کی چالکتا کو بڑھاتا ہے اور ان کی مزاحمت کو کم کرتا ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر پرجوش کیریئر برقی میدان کے عمل کے تحت سمتی انداز میں حرکت کرتے ہیں، اس طرح کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ روشنی کی حالت میں، الیکٹران پرجوش ہوتے ہیں اور منتقلی ہوتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، وہ ایک برقی میدان کے عمل کے تحت ایک فوٹوکورنٹ بنانے کے لئے بہتی ہیں. نتیجے میں فوٹو جنریٹڈ کیریئرز ڈیوائس کی چالکتا کو بڑھاتے ہیں اور اس طرح مزاحمت کو کم کرتے ہیں۔ فوٹو کنڈکٹیو فوٹو ڈیٹیکٹر عام طور پر کارکردگی میں زیادہ فائدہ اور زبردست ردعمل ظاہر کرتے ہیں، لیکن وہ ہائی فریکوئنسی آپٹیکل سگنلز کا جواب نہیں دے سکتے، اس لیے رسپانس کی رفتار سست ہوتی ہے، جو کچھ پہلوؤں میں فوٹو کنڈکٹیو آلات کے اطلاق کو محدود کرتی ہے۔

(2)پی این فوٹو ڈیٹیکٹر
پی این فوٹو ڈیٹیکٹر پی قسم کے سیمی کنڈکٹر مواد اور این قسم کے سیمی کنڈکٹر مواد کے درمیان رابطے سے بنتا ہے۔ رابطہ قائم ہونے سے پہلے، دونوں مواد الگ الگ حالت میں ہوتے ہیں۔ پی قسم کے سیمی کنڈکٹر میں فرمی لیول والینس بینڈ کے کنارے کے قریب ہے، جب کہ این قسم کے سیمی کنڈکٹر میں فرمی لیول کنڈکشن بینڈ کے کنارے کے قریب ہے۔ ایک ہی وقت میں، کنڈکشن بینڈ کے کنارے پر N-قسم کے مواد کی فرمی سطح مسلسل نیچے کی طرف منتقل ہوتی رہتی ہے جب تک کہ دونوں مواد کی فرمی سطح ایک ہی پوزیشن میں نہ ہو۔ کنڈکشن بینڈ اور والینس بینڈ کی پوزیشن میں تبدیلی بھی بینڈ کے موڑنے کے ساتھ ہوتی ہے۔ PN جنکشن توازن میں ہے اور اس میں یکساں فرمی لیول ہے۔ چارج کیریئر تجزیہ کے پہلو سے، P- قسم کے مواد میں زیادہ تر چارج کیریئر سوراخ ہیں، جبکہ N- قسم کے مواد میں زیادہ تر چارج کیریئر الیکٹران ہیں. جب دونوں مادّے آپس میں رابطے میں ہوتے ہیں، کیریئر کے ارتکاز میں فرق کی وجہ سے، N-قسم کے مواد میں الیکٹران P-type میں پھیل جائیں گے، جبکہ N-type کے مواد میں الیکٹران سوراخوں کی مخالف سمت میں پھیل جائیں گے۔ الیکٹرانوں اور سوراخوں کے پھیلاؤ سے جو غیر معاوضہ علاقہ چھوڑا جاتا ہے وہ ایک بلٹ ان الیکٹرک فیلڈ بنائے گا، اور بلٹ ان الیکٹرک فیلڈ کیریئر کے بڑھنے کا رجحان بنائے گا، اور بڑھے کی سمت بازی کی سمت کے بالکل مخالف ہے، جس کا مطلب ہے کہ بلٹ ان الیکٹرک فیلڈ کی تشکیل کیریئرز کے پھیلاؤ کو روکتی ہے، اور PN جنکشن کے اندر پھیلاؤ اور بہاؤ دونوں موجود ہیں جب تک کہ دو قسم کی حرکت متوازن نہ ہو جائے، تاکہ جامد کیریئر کا بہاؤ صفر ہو۔ اندرونی متحرک توازن۔
جب PN جنکشن روشنی کی تابکاری کے سامنے آتا ہے، تو فوٹون کی توانائی کیریئر میں منتقل ہوتی ہے، اور فوٹو جنریٹڈ کیریئر، یعنی فوٹو جنریٹڈ الیکٹران ہول جوڑا پیدا ہوتا ہے۔ برقی میدان کے عمل کے تحت، الیکٹران اور سوراخ بالترتیب N خطے اور P خطے کی طرف بڑھتے ہیں، اور فوٹو جنریٹڈ کیریئر کا دشاتمک بہاؤ فوٹوکورنٹ پیدا کرتا ہے۔ یہ پی این جنکشن فوٹو ڈیٹیکٹر کا بنیادی اصول ہے۔

(3)PIN فوٹو ڈیٹیکٹر
پن فوٹوڈیوڈ I پرت کے درمیان ایک P- قسم کا مواد اور N- قسم کا مواد ہے، مواد کی I تہہ عام طور پر اندرونی یا کم ڈوپنگ مواد ہے۔ اس کا کام کرنے کا طریقہ کار PN جنکشن سے ملتا جلتا ہے، جب PIN جنکشن روشنی کی شعاعوں کے سامنے آتا ہے، تو فوٹون توانائی کو الیکٹران میں منتقل کرتا ہے، فوٹو جنریٹڈ چارج کیریئرز پیدا کرتا ہے، اور اندرونی الیکٹرک فیلڈ یا بیرونی برقی فیلڈ فوٹو جنریٹڈ الیکٹران ہول کو الگ کر دے گی۔ کمی کی تہہ میں جوڑے، اور بڑھے ہوئے چارج کیریئرز بیرونی سرکٹ میں کرنٹ بنائیں گے۔ تہہ I کی طرف سے ادا کیا جانے والا کردار ڈیپلیشن پرت کی چوڑائی کو بڑھانا ہے، اور لیئر I مکمل طور پر ایک بڑے بائیس وولٹیج کے تحت ڈیپلیشن پرت بن جائے گی، اور پیدا ہونے والے الیکٹران ہول کے جوڑے تیزی سے الگ ہو جائیں گے، اس لیے ردعمل کی رفتار PIN جنکشن فوٹو ڈیٹیکٹر عام طور پر PN جنکشن ڈیٹیکٹر سے زیادہ تیز ہوتا ہے۔ I پرت سے باہر کے کیریئرز بھی ڈفیوژن موشن کے ذریعے کمی کی پرت کے ذریعے جمع کیے جاتے ہیں، جس سے ایک بازی کرنٹ بنتا ہے۔ I پرت کی موٹائی عام طور پر بہت پتلی ہوتی ہے، اور اس کا مقصد پکڑنے والے کے ردعمل کی رفتار کو بہتر بنانا ہے۔

(4)اے پی ڈی فوٹو ڈیٹیکٹربرفانی تودہ فوٹوڈیوڈ
کا طریقہ کاربرفانی تودہ فوٹوڈیوڈPN جنکشن کی طرح ہے۔ APD فوٹو ڈیٹیکٹر بہت زیادہ ڈوپڈ PN جنکشن کا استعمال کرتا ہے، APD کا پتہ لگانے پر مبنی آپریٹنگ وولٹیج بڑا ہوتا ہے، اور جب ایک بڑا ریورس تعصب شامل کیا جاتا ہے، تو APD کے اندر تصادم آئنائزیشن اور برفانی تودے کی ضرب واقع ہوتی ہے، اور ڈیٹیکٹر کی کارکردگی میں فوٹو کرنٹ میں اضافہ ہوتا ہے۔ جب APD ریورس بائیس موڈ میں ہوتا ہے تو، ڈیپلیشن پرت میں برقی فیلڈ بہت مضبوط ہو گی، اور روشنی سے پیدا ہونے والے فوٹو جنریٹڈ کیریئرز تیزی سے الگ ہو جائیں گے اور برقی فیلڈ کے عمل کے تحت تیزی سے بڑھ جائیں گے۔ اس بات کا امکان ہے کہ اس عمل کے دوران الیکٹران جالی سے ٹکرائیں گے، جس کی وجہ سے جالی میں موجود الیکٹران آئنائز ہو جائیں گے۔ یہ عمل دہرایا جاتا ہے، اور جالی میں موجود آئنائزڈ آئن بھی جالی سے ٹکرا جاتے ہیں، جس کی وجہ سے اے پی ڈی میں چارج کیریئرز کی تعداد بڑھ جاتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک بڑا کرنٹ نکلتا ہے۔ APD کے اندر یہ انوکھا جسمانی میکانزم ہے کہ APD پر مبنی ڈٹیکٹرز میں عام طور پر تیز رفتار رسپانس، بڑی کرنٹ ویلیو گین اور زیادہ حساسیت کی خصوصیات ہوتی ہیں۔ PN جنکشن اور PIN جنکشن کے مقابلے میں، APD کی رسپانس کی تیز رفتار ہے، جو کہ موجودہ فوٹو سینسیٹو ٹیوبوں میں سب سے تیز رسپانس سپیڈ ہے۔

(5) Schottky جنکشن فوٹو ڈیٹیکٹر
Schottky جنکشن فوٹو ڈیٹیکٹر کا بنیادی ڈھانچہ ایک Schottky diode ہے، جس کی برقی خصوصیات اوپر بیان کردہ PN جنکشن سے ملتی جلتی ہیں، اور اس میں مثبت ترسیل اور ریورس کٹ آف کے ساتھ یک طرفہ چالکتا ہے۔ جب اعلی کام کے فنکشن کے ساتھ ایک دھات اور کم کام کے فنکشن کے ساتھ ایک سیمی کنڈکٹر رابطہ کرتا ہے، تو ایک Schottky رکاوٹ بنتی ہے، اور نتیجے میں جنکشن ایک Schottky جنکشن ہوتا ہے۔ مرکزی طریقہ کار کچھ حد تک PN جنکشن سے ملتا جلتا ہے، مثال کے طور پر N-type کے سیمی کنڈکٹرز کو لے کر، جب دو مواد ایک دوسرے سے رابطہ قائم کرتے ہیں، دو مواد کی مختلف الیکٹران ارتکاز کی وجہ سے، سیمی کنڈکٹر میں موجود الیکٹران دھات کی طرف پھیل جائیں گے۔ پھیلے ہوئے الیکٹران دھات کے ایک سرے پر لگاتار جمع ہوتے رہتے ہیں، اس طرح دھات کی اصل برقی غیر جانبداری کو تباہ کر دیتے ہیں، سیمی کنڈکٹر سے رابطے کی سطح پر دھات تک ایک بلٹ ان برقی میدان بناتا ہے، اور الیکٹران اس کے عمل کے تحت بہہ جاتے ہیں۔ اندرونی برقی میدان، اور کیریئر کی بازی اور بڑھے ہوئے حرکت کو ایک ساتھ کیا جائے گا، متحرک توازن تک پہنچنے کے لیے، اور آخر میں ایک Schottky جنکشن بنائے گا۔ روشنی کے حالات میں، رکاوٹ کا علاقہ براہ راست روشنی کو جذب کرتا ہے اور الیکٹران ہول کے جوڑے پیدا کرتا ہے، جبکہ PN جنکشن کے اندر فوٹو جنریٹڈ کیریئرز کو جنکشن کے علاقے تک پہنچنے کے لیے پھیلاؤ والے علاقے سے گزرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ PN جنکشن کے مقابلے میں، Schottky جنکشن پر مبنی فوٹو ڈیٹیکٹر کی رسپانس کی رفتار تیز ہوتی ہے، اور رسپانس کی رفتار این ایس لیول تک بھی پہنچ سکتی ہے۔