ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් උපාංග ව්‍යුහයේ වර්ගය

වර්ගයෆොටෝඩෙටෙක්ටර් උපාංගයව්‍යුහය
ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයයනු දෘශ්‍ය සංඥාවක් විද්‍යුත් සංඥාවක් බවට පරිවර්තනය කරන උපකරණයකි, එහි ව්‍යුහය සහ විවිධත්වය ප්‍රධාන වශයෙන් පහත කාණ්ඩවලට බෙදිය හැකිය: ‌
(1) ප්‍රකාශ සන්නායක ප්‍රකාශ අනාවරකය
ප්‍රකාශ සන්නායක උපාංග ආලෝකයට නිරාවරණය වන විට, ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද වාහකය ඒවායේ සන්නායකතාවය වැඩි කරන අතර ඒවායේ ප්‍රතිරෝධය අඩු කරයි. කාමර උෂ්ණත්වයේ දී උද්දීපනය වන වාහක විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ දිශානුගත ආකාරයකින් චලනය වන අතර එමඟින් ධාරාවක් ජනනය වේ. ආලෝකයේ තත්ත්වය යටතේ, ඉලෙක්ට්‍රෝන උද්දීපනය වන අතර සංක්‍රාන්තිය සිදු වේ. ඒ සමඟම, ඒවා විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ ප්‍රභා ධාරාවක් සෑදීමට පාවී යයි. ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ප්‍රකාශ ජනනය වන වාහක උපාංගයේ සන්නායකතාවය වැඩි කරන අතර එමඟින් ප්‍රතිරෝධය අඩු කරයි. ප්‍රකාශ සන්නායක ප්‍රකාශ අනාවරක සාමාන්‍යයෙන් කාර්ය සාධනයේ ඉහළ ලාභයක් සහ විශිෂ්ට ප්‍රතිචාර දැක්වීමක් පෙන්නුම් කරයි, නමුත් ඒවාට ඉහළ සංඛ්‍යාත දෘශ්‍ය සංඥා වලට ප්‍රතිචාර දැක්විය නොහැක, එබැවින් ප්‍රතිචාර වේගය මන්දගාමී වන අතර එමඟින් සමහර අංශවල ප්‍රකාශ සන්නායක උපාංග යෙදීම සීමා වේ.

(2)PN ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය
P-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය සහ N-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය අතර ස්පර්ශය මගින් PN ප්‍රභා අනාවරකය සෑදී ඇත. ස්පර්ශය සෑදීමට පෙර, ද්‍රව්‍ය දෙක වෙනම තත්වයක පවතී. P-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයේ ෆර්මි මට්ටම සංයුජතා කලාපයේ කෙළවරට ආසන්නව පවතින අතර, N-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයේ ෆර්මි මට්ටම සන්නායක කලාපයේ කෙළවරට ආසන්නව පවතී. ඒ සමඟම, සන්නායක කලාපයේ කෙළවරේ ඇති N-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයේ ෆර්මි මට්ටම ද්‍රව්‍ය දෙකෙහි ෆර්මි මට්ටම එකම ස්ථානයක පවතින තෙක් අඛණ්ඩව පහළට මාරු කරනු ලැබේ. සන්නායක කලාපයේ සහ සංයුජතා කලාපයේ පිහිටීම වෙනස් වීම ද කලාපයේ නැමීම සමඟ සිදු වේ. PN හන්දිය සමතුලිතතාවයේ පවතින අතර ඒකාකාර ෆර්මි මට්ටමක් ඇත. ආරෝපණ වාහක විශ්ලේෂණයේ පැත්තෙන්, P-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යවල ආරෝපණ වාහක බොහොමයක් සිදුරු වන අතර, N-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යවල ආරෝපණ වාහක බොහොමයක් ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ. ද්‍රව්‍ය දෙක ස්පර්ශ වන විට, වාහක සාන්ද්‍රණයේ වෙනස නිසා, N-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යවල ඉලෙක්ට්‍රෝන P-වර්ගයට විසරණය වන අතර, N-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යවල ඉලෙක්ට්‍රෝන සිදුරුවලට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට විසරණය වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු විසරණයෙන් ඉතිරි නොවන ප්‍රදේශය ඒකාබද්ධ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් සාදනු ඇති අතර, ඒකාබද්ධ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය වාහක ප්ලාවනයට නැඹුරු වන අතර, ප්ලාවනයේ දිශාව විසරණයේ දිශාවට හරියටම ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ, එයින් අදහස් වන්නේ ඒකාබද්ධ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය සෑදීම වාහකවල විසරණය වළක්වන බවයි, සහ ස්ථිතික වාහක ප්‍රවාහය ශුන්‍ය වන පරිදි චලිත වර්ග දෙක සමතුලිත වන තෙක් PN හන්දිය තුළ විසරණය සහ ප්ලාවනය යන දෙකම පවතී. අභ්‍යන්තර ගතික සමතුලිතතාවය.
PN හන්දිය ආලෝක විකිරණයට නිරාවරණය වූ විට, ෆෝටෝනයේ ශක්තිය වාහකයා වෙත මාරු කරනු ලබන අතර, ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද වාහකය, එනම්, ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝන-කුහර යුගලය ජනනය වේ. විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ, ඉලෙක්ට්‍රෝනය සහ කුහරය පිළිවෙලින් N කලාපයට සහ P කලාපයට ප්ලාවනය වන අතර, ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද වාහකයේ දිශානුගත ප්ලාවනය ප්‍රකාශ ධාරාව ජනනය කරයි. මෙය PN හන්දිය ප්‍රකාශ අනාවරකයේ මූලික මූලධර්මයයි.

(3)PIN ෆොටෝඩෙක්ටරය
පින් ෆොටෝඩයෝඩය යනු P-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයක් වන අතර I ස්ථරය අතර N-වර්ගයේ ද්‍රව්‍යයකි, ද්‍රව්‍යයේ I ස්ථරය සාමාන්‍යයෙන් අභ්‍යන්තර හෝ අඩු මාත්‍රණ ද්‍රව්‍යයකි. එහි ක්‍රියාකාරී යාන්ත්‍රණය PN හන්දිය හා සමාන වේ, PIN හන්දිය ආලෝක විකිරණයට නිරාවරණය වන විට, ෆෝටෝනය ඉලෙක්ට්‍රෝනයට ශක්තිය මාරු කරයි, ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද ආරෝපණ වාහක ජනනය කරයි, සහ අභ්‍යන්තර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය හෝ බාහිර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය ක්ෂය කිරීමේ ස්ථරයේ ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝන-කුහර යුගල වෙන් කරයි, සහ ප්ලාවිත ආරෝපණ වාහක බාහිර පරිපථයේ ධාරාවක් සාදයි. I ස්ථරය විසින් ඉටු කරන කාර්යභාරය වන්නේ ක්ෂය කිරීමේ ස්ථරයේ පළල පුළුල් කිරීමයි, සහ I ස්ථරය විශාල පක්ෂග්‍රාහී වෝල්ටීයතාවයක් යටතේ සම්පූර්ණයෙන්ම ක්ෂය වීමේ ස්ථරය බවට පත්වනු ඇත, සහ ජනනය කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝන-කුහර යුගල වේගයෙන් වෙන් කරනු ලැබේ, එබැවින් PIN හන්දිය ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ ප්‍රතිචාර වේගය සාමාන්‍යයෙන් PN හන්දිය අනාවරකයට වඩා වේගවත් වේ. I ස්ථරයෙන් පිටත වාහක ද විසරණ චලිතය හරහා ක්ෂය වීමේ ස්ථරය මගින් එකතු කරනු ලබන අතර, විසරණ ධාරාවක් සාදයි. I ස්ථරයේ ඝණකම සාමාන්‍යයෙන් ඉතා තුනී වන අතර, එහි අරමුණ වන්නේ අනාවරකයේ ප්‍රතිචාර වේගය වැඩි දියුණු කිරීමයි.

(4)APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයහිම කුණාටු ෆොටෝඩයෝඩය
යාන්ත්‍රණයහිම කුණාටු ෆොටෝඩයෝඩයPN හන්දියට සමාන වේ. APD ප්‍රභා අනාවරකය අධික ලෙස මාත්‍රණය කරන ලද PN හන්දියක් භාවිතා කරයි, APD හඳුනාගැනීම මත පදනම් වූ ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය විශාල වන අතර, විශාල ප්‍රතිලෝම නැඹුරුවක් එකතු කළ විට, APD තුළ ගැටුම් අයනීකරණය සහ හිම කුණාටු ගුණ කිරීම සිදුවනු ඇති අතර, අනාවරකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රකාශ ධාරාව වැඩි වේ. APD ප්‍රතිලෝම නැඹුරු මාදිලියේ ඇති විට, ක්ෂය වීමේ ස්ථරයේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය ඉතා ශක්තිමත් වන අතර, ආලෝකයෙන් ජනනය වන ප්‍රකාශ ජනනය වන වාහක ඉක්මනින් වෙන් වී විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ ඉක්මනින් ප්ලාවනය වේ. මෙම ක්‍රියාවලිය අතරතුර ඉලෙක්ට්‍රෝන දැලිසට ගැටීමේ සම්භාවිතාවක් ඇති අතර, එමඟින් දැලිසෙහි ඉලෙක්ට්‍රෝන අයනීකරණය වේ. මෙම ක්‍රියාවලිය නැවත සිදු වන අතර, දැලිසෙහි අයනීකෘත අයන ද දැලිස සමඟ ගැටෙන අතර, APD හි ආරෝපණ වාහක ගණන වැඩි වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විශාල ධාරාවක් ඇති වේ. APD තුළ ඇති මෙම අද්විතීය භෞතික යාන්ත්‍රණය වන්නේ APD මත පදනම් වූ අනාවරක සාමාන්‍යයෙන් වේගවත් ප්‍රතිචාර වේගය, විශාල ධාරා අගය ලබා ගැනීම සහ ඉහළ සංවේදීතාව යන ලක්ෂණ ඇත. PN හන්දිය සහ PIN හන්දිය හා සසඳන විට, APD හි වේගවත් ප්‍රතිචාර වේගයක් ඇති අතර, එය දැනට පවතින ප්‍රභාසංවේදී නල අතර වේගවත්ම ප්‍රතිචාර වේගය වේ.

(5) ෂොට්කි හන්දිය ප්‍රකාශ අනාවරකය
Schottky හන්දිය ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ මූලික ව්‍යුහය Schottky ඩයෝඩයක් වන අතර, එහි විද්‍යුත් ලක්ෂණ ඉහත විස්තර කර ඇති PN හන්දියේ ලක්ෂණ වලට සමාන වන අතර, එය ධනාත්මක සන්නායකතාවය සහ ප්‍රතිලෝම කපා හැරීම සහිත ඒක දිශානුගත සන්නායකතාවයක් ඇත. ඉහළ වැඩ ශ්‍රිතයක් සහ අඩු වැඩ ශ්‍රිතයක් සහිත අර්ධ සන්නායකයක් ස්පර්ශයක් සාදන විට, Schottky බාධකයක් සාදනු ලබන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස හන්දිය Schottky හන්දිය වේ. ප්‍රධාන යාන්ත්‍රණය PN හන්දියට තරමක් සමාන වේ, උදාහරණයක් ලෙස N-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක ගතිකව ගත් විට, ද්‍රව්‍ය දෙකක් ස්පර්ශයක් සාදන විට, ද්‍රව්‍ය දෙකෙහි විවිධ ඉලෙක්ට්‍රෝන සාන්ද්‍රණයන් නිසා, අර්ධ සන්නායකයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෝහ පැත්තට විසරණය වේ. විසරණය වූ ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෝහයේ එක් කෙළවරක අඛණ්ඩව එකතු වන අතර, එමඟින් ලෝහයේ මුල් විද්‍යුත් උදාසීනත්වය විනාශ වන අතර, ස්පර්ශක මතුපිට අර්ධ සන්නායකයේ සිට ලෝහය දක්වා ඒකාබද්ධ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් සාදයි, සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන අභ්‍යන්තර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ ප්ලාවනය වන අතර, වාහකයාගේ විසරණය සහ ප්ලාවිත චලිතය එකවර සිදු කරනු ලැබේ, ගතික සමතුලිතතාවයට ළඟා වීමට යම් කාලයකට පසු, අවසානයේ Schottky හන්දියක් සාදයි. ආලෝක තත්ත්වයන් යටතේ, බාධක කලාපය සෘජුවම ආලෝකය අවශෝෂණය කර ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිදුරු යුගල ජනනය කරන අතර, PN හන්දිය තුළ ඇති ප්‍රකාශ ජනනය කරන ලද වාහක හන්දිය කලාපයට ළඟා වීමට විසරණ කලාපය හරහා ගමන් කළ යුතුය. PN හන්දිය හා සසඳන විට, Schottky හන්දිය මත පදනම් වූ ප්‍රකාශ අනාවරකයට වේගවත් ප්‍රතිචාර වේගයක් ඇති අතර, ප්‍රතිචාර වේගය ns මට්ටමට පවා ළඟා විය හැකිය.