ប្រភេទឧបករណ៍ចាប់រូបភាពរចនាសម្ព័ន្ធ
ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពគឺជាឧបករណ៍ដែលបំប្លែងសញ្ញាអុបទិកទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនី រចនាសម្ព័ន្ធ និងប្រភេទរបស់វា អាចបែងចែកជាចម្បងទៅជាប្រភេទដូចខាងក្រោមៈ
(1) ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាថតចម្លង
នៅពេលដែលឧបករណ៍ photoconductive ត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងពន្លឺ ឧបករណ៍បញ្ជូន photogenerated បង្កើនការ conductivity របស់ពួកគេ និងបន្ថយភាពធន់ទ្រាំរបស់ពួកគេ។ ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនរំភើបនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅមួយ ក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនី ដូច្នេះបង្កើតចរន្ត។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃពន្លឺអេឡិចត្រុងរំភើបហើយការផ្លាស់ប្តូរកើតឡើង។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ពួកវារសាត់នៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គីសនីដើម្បីបង្កើតជា photocurrent ។ លទ្ធផលនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន photogenerated បង្កើន conductivity នៃឧបករណ៍នេះហើយកាត់បន្ថយការតស៊ូ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា photoconductive ជាធម្មតាបង្ហាញពីការកើនឡើងខ្ពស់ និងការឆ្លើយតបដ៏អស្ចារ្យក្នុងការអនុវត្ត ប៉ុន្តែពួកគេមិនអាចឆ្លើយតបទៅនឹងសញ្ញាអុបទិកដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់ទេ ដូច្នេះល្បឿនឆ្លើយតបគឺយឺត ដែលកំណត់ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ photoconductive ក្នុងទិដ្ឋភាពមួយចំនួន។
(2)ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព PN
PN photodetector ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយទំនាក់ទំនងរវាងសម្ភារៈ semiconductor ប្រភេទ P និងសម្ភារៈ semiconductor ប្រភេទ N ។ មុនពេលទំនាក់ទំនងត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្ភារៈទាំងពីរស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពដាច់ដោយឡែក។ កម្រិត Fermi នៅក្នុង semiconductor ប្រភេទ P គឺនៅជិតគែមនៃក្រុម valence ខណៈពេលដែលកម្រិត Fermi នៅក្នុង semiconductor ប្រភេទ N គឺនៅជិតគែមនៃក្រុម conduction ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ កម្រិត Fermi នៃសម្ភារៈប្រភេទ N នៅគែមនៃក្រុម conduction ត្រូវបានបន្តចុះក្រោមរហូតដល់កម្រិត Fermi នៃវត្ថុធាតុទាំងពីរស្ថិតនៅក្នុងទីតាំងដូចគ្នា។ ការផ្លាស់ប្តូរទីតាំងនៃក្រុមតន្រ្តី conduction និង valence band ក៏ត្រូវបានអមដោយការពត់កោងនៃក្រុមតន្រ្តីផងដែរ។ ប្រសព្វ PN ស្ថិតក្នុងលំនឹង និងមានកម្រិត Fermi ឯកសណ្ឋាន។ តាមទិដ្ឋភាពនៃការវិភាគអ្នកផ្ទុកបន្ទុក ភាគច្រើននៃឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកនៅក្នុងសម្ភារៈប្រភេទ P គឺជារន្ធ ខណៈដែលឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកភាគច្រើននៅក្នុងសម្ភារៈប្រភេទ N គឺជាអេឡិចត្រុង។ នៅពេលដែលវត្ថុធាតុទាំងពីរមានទំនាក់ទំនងគ្នា ដោយសារភាពខុសគ្នានៃកំហាប់នៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូន អេឡិចត្រុងនៅក្នុងវត្ថុធាតុប្រភេទ N នឹងសាយភាយទៅជាប្រភេទ P ខណៈដែលអេឡិចត្រុងនៅក្នុងវត្ថុធាតុប្រភេទ N នឹងសាយភាយក្នុងទិសដៅផ្ទុយទៅនឹងរន្ធ។ តំបន់ដែលមិនមានសំណងដែលបន្សល់ទុកដោយការសាយភាយនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធនឹងបង្កើតជាវាលអគ្គីសនីដែលភ្ជាប់មកជាមួយ ហើយវាលអគ្គីសនីដែលភ្ជាប់មកជាមួយនឹងទំនោរទៅនឹងការរសាត់របស់នាវា ហើយទិសដៅនៃការរសាត់គឺផ្ទុយពីទិសដៅនៃការសាយភាយ ដែលមានន័យថា ការបង្កើតវាលអគ្គីសនីដែលភ្ជាប់មកជាមួយការពារការសាយភាយនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន ហើយមានទាំងការសាយភាយ និងរសាត់នៅខាងក្នុងប្រសព្វ PN រហូតដល់ចលនាទាំងពីរប្រភេទមានតុល្យភាព ដូច្នេះលំហូរនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនឋិតិវន្តគឺសូន្យ។ តុល្យភាពថាមវន្តខាងក្នុង។
នៅពេលដែលប្រសព្វ PN ត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងវិទ្យុសកម្មពន្លឺ ថាមពលនៃហ្វូតុនត្រូវបានផ្ទេរទៅក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន ហើយក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនដែលបង្កើតដោយរូបថត នោះគឺជាគូរន្ធអេឡិចត្រុងដែលបង្កើតដោយ photogenerated ត្រូវបានបង្កើត។ នៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនី អេឡិចត្រុង និងរន្ធបានរសាត់ទៅតំបន់ N និងតំបន់ P រៀងៗខ្លួន ហើយការរសាត់តាមទិសនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនរូបភាពដែលបង្កើតបានជា photocurrent ។ នេះគឺជាគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃ PN junction photodetector ។
(3)ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព PIN
Pin photodiode គឺជាសម្ភារៈប្រភេទ P និង N-type រវាងស្រទាប់ I ស្រទាប់ I នៃសម្ភារៈជាទូទៅគឺជាវត្ថុធាតុខាងក្នុងឬសារធាតុពុលទាប។ យន្តការដំណើរការរបស់វាគឺស្រដៀងទៅនឹងប្រសព្វ PN នៅពេលដែលប្រសព្វ PIN ត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងវិទ្យុសកម្មពន្លឺ ហ្វូតុងផ្ទេរថាមពលទៅអេឡិចត្រុង បង្កើតឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកដែលបង្កើតដោយរូបភាព ហើយវាលអគ្គីសនីខាងក្នុង ឬវាលអគ្គិសនីខាងក្រៅនឹងបំបែករន្ធអេឡិចត្រុងដែលបង្កើតដោយរូបថត។ គូនៅក្នុងស្រទាប់ depletion ហើយឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកដែលរសាត់នឹងបង្កើតចរន្តនៅក្នុងសៀគ្វីខាងក្រៅ។ តួនាទីដែលលេងដោយស្រទាប់ I គឺដើម្បីពង្រីកទទឹងនៃស្រទាប់ depletion ហើយស្រទាប់ដែលខ្ញុំនឹងក្លាយជាស្រទាប់ depletion ទាំងស្រុងនៅក្រោមវ៉ុលលំអៀងដ៏ធំមួយ ហើយគូអេឡិចត្រុង-រន្ធដែលបានបង្កើតនឹងត្រូវបានបំបែកយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដូច្នេះល្បឿនឆ្លើយតបនៃ ជាទូទៅឧបករណ៍ចាប់រូបភាពចំណុចប្រសព្វ PIN គឺលឿនជាងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PN ប្រសព្វ។ អ្នកដឹកជញ្ជូននៅខាងក្រៅស្រទាប់ I ក៏ត្រូវបានប្រមូលដោយស្រទាប់ depletion តាមរយៈចលនាសាយភាយ បង្កើតបានជាចរន្តសាយភាយ។ កម្រាស់នៃស្រទាប់ I ជាទូទៅគឺស្តើងណាស់ ហើយគោលបំណងរបស់វាគឺដើម្បីកែលម្អល្បឿនឆ្លើយតបរបស់ឧបករណ៍ចាប់។
(4)ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APDphotodiode avalanche
យន្តការនៃphotodiode avalancheគឺស្រដៀងនឹង PN ប្រសព្វ។ APD photodetector ប្រើ doped PN junction យ៉ាងខ្លាំង វ៉ុលប្រតិបត្តិការផ្អែកលើការរកឃើញ APD មានទំហំធំ ហើយនៅពេលដែលការលំអៀងបញ្ច្រាសដ៏ធំត្រូវបានបន្ថែម ការប៉ះទង្គិចគ្នា ionization និង avalanche multiplication នឹងកើតឡើងនៅក្នុង APD ហើយដំណើរការនៃឧបករណ៍ចាប់គឺកើនឡើង photocurrent ។ នៅពេលដែល APD ស្ថិតនៅក្នុងរបៀបលំអៀងបញ្ច្រាស វាលអគ្គិសនីនៅក្នុងស្រទាប់ depletion នឹងខ្លាំង ហើយអ្នកបញ្ជូន photogenerated ដែលបង្កើតដោយពន្លឺនឹងត្រូវបានបំបែកយ៉ាងឆាប់រហ័ស ហើយរសាត់យ៉ាងលឿននៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនី។ មានប្រូបាប៊ីលីតេដែលអេឡិចត្រុងនឹងបុកចូលទៅក្នុងបន្ទះឈើក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការនេះ ដែលបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងនៅក្នុងបន្ទះឈើត្រូវបានអ៊ីយ៉ូដ។ ដំណើរការនេះត្រូវបានធ្វើម្តងទៀត ហើយអ៊ីយ៉ុងអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងបន្ទះឈើក៏បុកជាមួយបន្ទះឈើ ដែលបណ្តាលឱ្យចំនួនអ្នកផ្ទុកបន្ទុកនៅក្នុង APD កើនឡើង ដែលបណ្តាលឱ្យមានចរន្តធំ។ វាគឺជាយន្តការរូបវន្តពិសេសនេះនៅក្នុង APD ដែលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលមានមូលដ្ឋានលើ APD ជាទូទៅមានលក្ខណៈនៃល្បឿនឆ្លើយតបរហ័ស ការទទួលបានតម្លៃបច្ចុប្បន្នដ៏ធំ និងភាពប្រែប្រួលខ្ពស់។ បើប្រៀបធៀបជាមួយ PN junction និង PIN junction APD មានល្បឿនឆ្លើយតបលឿនជាង ដែលជាល្បឿនឆ្លើយតបលឿនបំផុតក្នុងចំណោមបំពង់ដែលមានពន្លឺបច្ចុប្បន្ន។
(5) ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពប្រសព្វ Schottky
រចនាសម្ព័នមូលដ្ឋាននៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា Schottky junction photodetector គឺជា Diode Schottky ដែលលក្ខណៈអគ្គិសនីមានលក្ខណៈស្រដៀងទៅនឹង PN junction ដែលបានពិពណ៌នាខាងលើ ហើយវាមានចរន្ត unidirectional conduction ជាមួយនឹង conduction វិជ្ជមាន និង reverse cut-off ។ នៅពេលដែលលោហៈដែលមានមុខងារការងារខ្ពស់ និង semiconductor ដែលមានទំនាក់ទំនងទម្រង់មុខងារការងារទាប របាំង Schottky ត្រូវបានបង្កើតឡើង ហើយប្រសព្វលទ្ធផលគឺជាប្រសព្វ Schottky ។ យន្តការចម្បងគឺស្រដៀងទៅនឹងប្រសព្វ PN ដោយយក N-type semiconductors ជាឧទាហរណ៍ នៅពេលដែលវត្ថុធាតុពីរបង្កើតទំនាក់ទំនង ដោយសារកំហាប់អេឡិចត្រុងផ្សេងគ្នានៃវត្ថុធាតុទាំងពីរ អេឡិចត្រុងនៅក្នុង semiconductor នឹងសាយភាយទៅខាងលោហៈ។ អេឡិចត្រុងដែលសាយភាយបានកកកុញជាបន្តបន្ទាប់នៅចុងម្ខាងនៃលោហៈ ដូច្នេះបំផ្លាញអព្យាក្រឹតអគ្គិសនីដើមនៃលោហៈ បង្កើតជាវាលអគ្គិសនីដែលភ្ជាប់មកជាមួយពី semiconductor ទៅលោហៈនៅលើផ្ទៃទំនាក់ទំនង ហើយអេឡិចត្រុងនឹងរសាត់ក្រោមសកម្មភាពរបស់ វាលអគ្គីសនីខាងក្នុង និងចលនារសាត់របស់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននឹងត្រូវបានអនុវត្តក្នុងពេលដំណាលគ្នា បន្ទាប់ពីរយៈពេលមួយដើម្បីឈានដល់លំនឹងថាមវន្ត ហើយទីបំផុតបង្កើតជាប្រសព្វ Schottky ។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌពន្លឺ តំបន់របាំងស្រូបពន្លឺដោយផ្ទាល់ និងបង្កើតគូរន្ធអេឡិចត្រុង ខណៈដែលក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនដែលបានបង្កើតរូបភាពនៅខាងក្នុងប្រសព្វ PN ត្រូវការឆ្លងកាត់តំបន់សាយភាយ ដើម្បីទៅដល់តំបន់ប្រសព្វ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយ PN junction ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលមានមូលដ្ឋានលើ Schottky junction មានល្បឿនឆ្លើយតបលឿនជាង ហើយល្បឿនឆ្លើយតបអាចឈានដល់កម្រិត ns ផងដែរ។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ សីហា-១៣-២០២៤