प्रकाश चालकीय डायोड

Photodiode

12वीं कक्षा के छात्रों के लिए फोटोडायोड

परिचय

फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जो प्रकाश को विद्युत धारा में परिवर्तित करता है। फोटोडायोड का उपयोग सौर कोशिकाओं, प्रकाश डिटेक्टरों और ऑप्टिकल संचार प्रणालियों सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

कार्य सिद्धांत

जब एक फोटॉन एक फोटोडायोड से टकराता है, तो यह वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड तक एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित कर सकता है। इससे एक मुक्त इलेक्ट्रॉन और एक छिद्र बनता है। मुक्त इलेक्ट्रॉन तब सर्किट के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है, जिससे करंट उत्पन्न होता है।

फोटोडायोड विशेषताएँ

फोटोडायोड की कुछ महत्वपूर्ण विशेषताएं निम्नलिखित हैं:

   अनुक्रियात्मकता :

एक फोटोडायोड की अनुक्रियात्मकता उत्पन्न प्रकाश धारा और आपतित प्रकाश शक्ति का अनुपात है।

   डार्क करंट:

फोटोडायोड का डार्क करंट वह करंट है जो प्रकाश की अनुपस्थिति में भी डिवाइस से प्रवाहित होता है।

  रव (नॉइज़ ):

सभी फोटोडायोड कुछ रव उत्पन्न करते हैं, जो उनकी संवेदनशीलता को सीमित कर सकते हैं।

   गति:

फोटोडायोड की गति वह समय है जो डिवाइस को प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करने में लगता है।

गणितीय समीकरण

निम्नलिखित गणितीय समीकरण एक फोटोडायोड द्वारा उत्पन्न फोटोकरंट का वर्णन करता है:

$I_{p}=R*P,$

जहाँ:

   $I_{p}$ फोटोकरंट है

   $R$ फोटोडायोड की अनुक्रियात्मकता है

   $P$ आपतित प्रकाश शक्ति है

निम्नलिखित गणितीय समीकरण एक फोटोडायोड के डार्क करंट का वर्णन करता है:

$I_{d}=I_{0}*(e^{(qV/kT)}-1),$

जहाँ:

•    $I_{d}$ अँधेरी धारा है
•    $I_{0}$संतृप्ति धारा है
•    $q$ प्राथमिक आवेश है
•    $V$ फोटोडायोड पर वोल्टेज है
•    $k$ बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है
•    $T$ केल्विन में तापमान है

रेखांकन

निम्नलिखित ग्राफ़ एक विशिष्ट फोटोडायोड के लिए फोटोकरंट और आपतित प्रकाश शक्ति के बीच संबंध दिखाता है:

फोटोडायोड फोटोकरंट बनाम आपतित प्रकाश शक्ति ग्राफ

ग्राफ से पता चलता है कि प्रकाश धारा आपतित प्रकाश शक्ति के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है।

निम्नलिखित ग्राफ एक विशिष्ट फोटोडायोड के लिए फोटोडायोड में डार्क करंट और वोल्टेज के बीच संबंध दिखाता है:

ग्राफ से पता चलता है कि फोटोडायोड में वोल्टेज के साथ डार्क करंट तेजी से बढ़ता है।

फोटोडायोड के अनुप्रयोग

फोटोडायोड का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

•    सौर कोशिकाएं
•    प्रकाश संसूचक
•    ऑप्टिकल संचार प्रणाली
•    छवि सेंसर
•    लेजर डायोड
•    फोटोडिटेक्टर
•    हॉल प्रभाव सेंसर

फोटोडायोड का उपयोग कई अन्य अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे:

•    तापमान सेंसर
•    दबाव सेंसर
•    आर्द्रता सेंसर
•    गैस सेंसर
•    विकिरण संसूचक

संक्षेप में

फोटोडायोड बहुमुखी और शक्तिशाली उपकरण हैं जिनका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है। वे कई आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों का एक अनिवार्य घटक हैं।