ফটোডায়োড কি?

ফটোডায়োড কি?

ফটোডায়োডের সংজ্ঞা

ফটোডায়োড হল একটি PN জানশন ডায়োড যা আলোয় বিদ্যুৎ উত্পন্ন করে। এই জানশনটি P-ধরণ এবং N-ধরণের অর্ধপরিবাহী উপকরণ যুক্ত করে গঠিত হয়। P-ধরণের উপকরণে অতিরিক্ত ইতিবাচক চার্জ বহনকারী (হোল) এবং N-ধরণের উপকরণে অতিরিক্ত নেগেটিভ চার্জ বহনকারী (ইলেকট্রন) থাকে। যখন এই উপকরণগুলি মিলিত হয়, N-ধরণের অঞ্চল থেকে ইলেকট্রন প-ধরণের অঞ্চলে চলে যায়, হোলস এর সাথে পুনর্সংযোজন ঘটে এবং একটি ডিপ্লিশন অঞ্চল তৈরি হয়। এই অঞ্চলটি আরও চার্জ বহনকারীদের ডিফিউশনের জন্য একটি বাধা হিসেবে কাজ করে।

ফটোডায়োডে দুটি টার্মিনাল থাকে, যথা এনোড এবং ক্যাথোড, যারা যথাক্রমে P-ধরণ এবং N-ধরণের অঞ্চলে সংযুক্ত থাকে। এনোডটি সাধারণত ডিভাইস প্যাকেজের একটি ট্যাব বা ডট দিয়ে চিহ্নিত করা হয়। ফটোডায়োডের প্রতীকটি নিম্নলিখিত হয়, যাতে জানশনের দিকে দুটি তীর দ্বারা বোঝানো হয় যে এটি আলোর প্রতি সংবেদনশীল।

কাজের নীতি

যখন একটি ফটোডায়োড বহিরাগত সার্কিটের সাথে রিভার্স বায়াসে সংযুক্ত হয়, তখন এনোড থেকে ক্যাথোডে একটি ছোট রিভার্স কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এই কারেন্টটি, যা ডার্ক কারেন্ট নামে পরিচিত, অর্ধপরিবাহীতে মাইনরিটি চার্জ বহনকারীদের তাপীয় উৎপাদন থেকে উৎপন্ন হয়। ডার্ক কারেন্ট প্রয়োগকৃত রিভার্স ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে না, কিন্তু তাপমাত্রা এবং ডোপিং স্তরের উপর নির্ভর করে।

যখন পর্যাপ্ত শক্তির আলো ফটোডায়োডে প্রভাবিত হয়, তখন এটি অর্ধপরিবাহী উপকরণে ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করে। এই প্রক্রিয়াটি আন্তঃফটোইলেকট্রিক প্রভাব নামেও পরিচিত। যদি আলোর শোষণ ডিপ্লিশন অঞ্চলে বা তার কাছাকাছি ঘটে, তাহলে এই চার্জ বহনকারীরা জানশনের দিকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা সুইপ করা হয়, যা ডার্ক কারেন্টের সাথে যোগ করে একটি ফটোকারেন্ট তৈরি করে। তাই, হোলগুলি এনোডের দিকে এবং ইলেকট্রনগুলি ক্যাথোডের দিকে চলে যায়, এবং আলোর তীব্রতা বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে রিভার্স কারেন্ট বৃদ্ধি পায়।

ফটোকারেন্ট একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং তাপমাত্রার জন্য আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক। যদি আলোর তীব্রতা খুব বেশি হয়, তাহলে ফটোকারেন্ট একটি সর্বোচ্চ মান, যা স্যাচুরেশন কারেন্ট নামে পরিচিত, পৌঁছায়, যার পরে এটি আর বৃদ্ধি পায় না। এই স্যাচুরেশন কারেন্ট ডিভাইসের জ্যামিতি এবং উপকরণের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে।

ফটোডায়োড দুটি মোডে কাজ করতে পারে: ফটোভোলটাইক মোড এবং ফটোকন্ডাকটিভ মোড।

ফটোভোলটাইক মোড

ফটোভোলটাইক মোডে, ফটোডায়োডে কোন বহিরাগত রিভার্স ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় না, যার ফলে এটি একটি সোলার সেলের মতো কাজ করে যা আলো থেকে শক্তি উৎপাদন করে। ফটোকারেন্ট একটি শর্ট সার্কিট বা লোড ইমপিডেন্সের মাধ্যমে টার্মিনালগুলির সাথে সংযুক্ত হয়। যদি সার্কিটটি খোলা হয় বা উচ্চ ইমপিডেন্স থাকে, তাহলে ডিভাইসের দুই পাশে একটি ভোল্টেজ তৈরি হয়, যা এটিকে ফরওয়ার্ড বায়াস করে। এই ভোল্টেজ, যা ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ নামে পরিচিত, আলোর তীব্রতা এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে।

ফটোভোলটাইক মোড ফটোভোলটাইক প্রভাব ব্যবহার করে, যা সূর্যালোক থেকে সোলার শক্তি উৎপাদন করার জন্য ব্যবহৃত হয়। তবে, এই মোডটি কিছু অসুবিধা রয়েছে, যেমন কম প্রতিক্রিয়া গতি, উচ্চ সিরিজ রেজিস্ট্যান্স এবং কম সংবেদনশীলতা।

ফটোকন্ডাকটিভ মোড

ফটোকন্ডাকটিভ মোডে, ফটোডায়োডে বহিরাগত রিভার্স ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, এবং এটি একটি ভেরিয়েবল রেজিস্টরের মতো কাজ করে যা আলোর তীব্রতার সাথে তার রেজিস্ট্যান্স পরিবর্তন করে। ফটোকারেন্ট একটি বহিরাগত সার্কিট দিয়ে প্রবাহিত হয়, যা একটি বায়াস ভোল্টেজ প্রদান করে এবং আউটপুট কারেন্ট বা ভোল্টেজ পরিমাপ করে।

ফটোকন্ডাকটিভ মোড ফটোভোলটাইক মোডের তুলনায় কিছু সুবিধা রয়েছে, যেমন উচ্চ প্রতিক্রিয়া গতি, কম সিরিজ রেজিস্ট্যান্স, উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং বিস্তৃত ডাইনামিক রেঞ্জ। তবে, এই মোডটিও কিছু দুর্বলতা রয়েছে, যেমন উচ্চ নয়জ, উচ্চ শক্তি ব্যবহার এবং কম লিনিয়ারিটি।

ফটোডায়োডের বৈশিষ্ট্য

ফটোডায়োডের বৈশিষ্ট্য বিভিন্ন আলোর তীব্রতা, তরঙ্গদৈর্ঘ্য, তাপমাত্রা, বায়াস ভোল্টেজ ইত্যাদি শর্তের অধীনে তার পারফরমেন্স বর্ণনা করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে কিছু হল:

ফটোডায়োডের ব্যবহার

• অপটিক্যাল কমিউনিকেশন

• অপটিক্যাল মেজারমেন্ট

• অপটিক্যাল ইমেজিং

• অপটিক্যাল সুইচিং

• সোলার শক্তি উৎপাদন

সমাপ্তি

ফটোডায়োড হল একটি অর্ধপরিবাহী ডিভাইস যা আলোক বিদ্যুৎ কারেন্টে রূপান্তরিত করে। এটি অন্তঃফটোইলেকট্রিক প্রভাবের উপর ভিত্তি করে কাজ করে, যা ফোটন যখন PN জানশন ডায়োডে প্রভাবিত হয় তখন ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করে। ফটোডায়োড রিভার্স বায়াস শর্তে কাজ করে এবং দুটি মোডে কাজ করতে পারে: ফটোভোলটাইক মোড এবং ফটোকন্ডাকটিভ মোড। ফটোডায়োডের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যেমন প্রতিসাদ, কোয়ান্টাম কার্যকারিতা, স্পেকট্রাল প্রতিসাদ, ডার্ক কারেন্ট, ডার্ক রেজিস্ট্যান্স, নয়জ, লিনিয়ারিটি এবং প্রতিক্রিয়া সময়।

ফটোডায়োডের অপটিক্যাল কমিউনিকেশন, অপটিক্যাল মেজারমেন্ট, অপটিক্যাল ইমেজিং, অপটিক্যাল সুইচিং এবং সোলার শক্তি উৎপাদনে বিভিন্ন ব্যবহার রয়েছে। ফটোডায়োড আলোর বিমের বিচ্ছিন্নতা শনাক্ত করে অ্যালার্ম সার্কিট এবং কাউন্টার সার্কিট তৈরি করতে ব্যবহৃত হতে পারে। ফটোডায়োড একটি বহুমুখী এবং উপযোগী ডিভাইস যা আলোক শনাক্ত করতে এবং বিদ্যুৎ কারেন্টে রূপান্তরিত করতে পারে।