What is Photodiode?

 

What is Photodiode?

 

ফটো ডায়োড কি?

ফটো ডায়োড হল এক ধরনের পিএন জংশন সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড যা বিপরীত পক্ষপাতিত্ব অবস্থায় আলোর তীব্রতার সাথে কাজ করে।

ফটো ডায়োডের কাজের নীতি

যখন একটি ডায়োড বিপরীত পক্ষপাতিত্ব অবস্থায় থাকে, তখন এটির মধ্য দিয়ে ডায়োডের ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক টার্মিনালে একটি বিপরীত সম্পৃক্ততা প্রবাহিত হয়। অনিবার্য সংখ্যালঘু চার্জ বাহক অর্ধপরিবাহী স্ফটিকের মধ্যে এই বিপরীত স্যাচুরেশন কারেন্ট সৃষ্টি করে। এই বিপরীত স্যাচুরেশন কারেন্টের মান ডায়োড জুড়ে প্রয়োগ করা বিপরীত ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে না বরং এটি সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের সংখ্যালঘু চার্জ বাহকের ঘনত্বের উপর নির্ভর করে। তাই ডায়োড জুড়ে বিপরীত ভোল্টেজের একটি নির্দিষ্ট পরিসরের জন্য, এই কারেন্ট প্রায় স্থির থাকে। আমরা সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের সংখ্যালঘু চার্জ বাহকের ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করে ডায়োডে বিপরীত সম্পৃক্তি কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করতে পারি। আমরা ক্রিস্টালে বাহ্যিক শক্তি সরবরাহ করে একটি অর্ধপরিবাহীতে সংখ্যালঘু চার্জ বাহকের ঘনত্ব পরিবর্তন করতে পারি।

ফটো ডায়োডে, আমরা ডিভাইসের পরিবাহিতা নিয়ন্ত্রণ করতে একই কাজ করি। ছবির ডায়োডে নামটি যেমন নির্দেশ করে, pn জংশন আলোতে উন্মুক্ত হয়। আলোর তীব্রতার উপর নির্ভর করে, স্ফটিকের সমযোজী বন্ধনগুলি ভেঙে যায় এবং পিএন জংশন জুড়ে এবং কাছাকাছি মুক্ত ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করে। ফলস্বরূপ, ডায়োডে বিপরীত কারেন্ট বৃদ্ধি পায় বা অন্য কথায় ডিভাইসের পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়।

ফটো ডায়োড নির্মাণ

ফটো ডায়োডগুলি একটি ধাতব প্যাকেজে উপলব্ধ। ডায়োড হল একটি pn জংশন, একটি উত্তাপযুক্ত প্লাস্টিকের স্তরে মাউন্ট করা হয়। তারপর আমরা ধাতু ক্ষেত্রে প্লাস্টিকের স্তর সীল। ধাতব কেসের উপরে, একটি স্বচ্ছ জানালা আছে, যা PN জংশন পর্যন্ত আলোকে সম্পূর্ণ করতে দেয়। ডায়োডের দুটি সীসা, অ্যানোড এবং ক্যাথোড ধাতব কেসের নিচ থেকে বেরিয়ে আসে। ধাতব কেসের নীচের অংশের পাশ থেকে প্রসারিত একটি ট্যাব ক্যাথোড সীসা সনাক্ত করে।

ফটো ডায়োডের প্রতীক

একটি ফটো ডায়োডের প্রতীকটি আলোর প্রতীক হিসাবে দুটি নিম্নমুখী তীর ব্যতীত সাধারণ ডায়োডের মতো।

 

ফটো ডায়োডের বৈশিষ্ট্য

1. ফটো ডায়োডের গাঢ় প্রতিরোধ

এটা সত্য যে চরম অন্ধকার অবস্থায়ও সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালে সর্বদা কিছু সংখ্যালঘু চার্জ বাহক থাকে — এই সংখ্যালঘু চার্জ বাহকগুলি সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালে উপস্থিত থাকে অনিবার্য অমেধ্য এবং ক্রিস্টালের প্রাকৃতিক তাপীয় উত্তেজনার কারণে। তাই অন্ধকার অবস্থায়ও, ডায়োডে একটি ক্ষুদ্র এবং ধ্রুবক বিপরীত সম্পৃক্তি কারেন্ট থাকবে। এই কারেন্ট একটি ফটো ডায়োডের জন্য স্থির করা হয় এবং কারেন্ট ডার্ক কারেন্ট নামে পরিচিত। একটি ফটো ডায়োডের অন্ধকার প্রবাহের সাথে সর্বাধিক সহ্যযোগ্য বিপরীত ভোল্টেজের অনুপাতকে সেই ডায়োডের অন্ধকার প্রতিরোধ বলে।

2. যখন আমরা ডায়োডে আলো প্রয়োগ করি, তখন বিপরীত কারেন্ট বৃদ্ধি পায়। এই সম্পর্ক রৈখিক। বিপরীত কারেন্টের মান ঘটনা আলোক শক্তির তীব্রতার সাথে সরাসরি সমানুপাতিক।

আমরা যদি আলোর তীব্রতা বাড়াতে যাই, বিপরীত কারেন্টের একটি নির্দিষ্ট মান পরে। আলোর তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে স্রোত আর বাড়বে না। আমরা রিভার্স কারেন্টের এই সর্বোচ্চ মানটিকে ফটো ডায়োডের স্যাচুরেশন কারেন্ট বলে থাকি।

3. যদি আমরা আলোর তীব্রতা বাড়াই, বিপরীত কারেন্টের একটি নির্দিষ্ট মান পরে। আলোর তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে স্রোত আর বাড়বে না। আমরা রিভার্স কারেন্টের এই সর্বোচ্চ মানটিকে ফটো ডায়োডের স্যাচুরেশন কারেন্ট বলে থাকি।

ফটো ডায়োড ব্যবহার করে অ্যালার্ম সার্কিট

সুতরাং, আমরা এমনভাবে একটি আলোর উত্স সেট করি, আলো সর্বদা একটি ফটো ডায়োডে পড়ে। যতক্ষণ আলো ফোটো ডায়োড ফাংশনে আঘাত করবে, ডায়োডের মাধ্যমে একটি বিপরীত কারেন্ট হবে, কারণ ডায়োডটি ইতিমধ্যেই অ্যালার্ম সার্কিটে বিপরীত পক্ষপাতী অবস্থায় সংযুক্ত রয়েছে। আলোর উৎসে কোনো বাধা দেখা দিলে, ফটো ডায়োডে বিপরীত কারেন্ট ডার্ক কারেন্ট লেভেলে নেমে আসে। সার্কিটটি এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যখন বিপরীত কারেন্ট নেমে আসে, একটি অ্যালার্ম বেল বাজতে শুরু করে। লোকেদের প্রবেশে ত্রুটি করার জন্য আমরা এই ব্যবস্থাটি দরজায় ফিট করতে পারি। এই বিন্যাসে, আলোর রশ্মি একপাশ থেকে অন্য দিকে প্রবেশপথ অতিক্রম করে। আমরা আলোর উৎসের বিপরীত দিকে ফটো ডায়োড ফিট করি। যে কোন ব্যক্তি দরজা দিয়ে প্রবেশ করলে আলোর রশ্মি ভেঙ্গে যায় এবং অ্যালার্ম শব্দ হয়।

ফটো ডায়োড ব্যবহার করে কাউন্টার সার্কিট

যখন একটি কনভেয়ার বেল্টের মধ্য দিয়ে আইটেমগুলির সংখ্যা যায়, তখন ফটো ডায়োড ব্যবহার করে এগুলি সহজেই গণনা করা যেতে পারে। এখানে, আমরা কনভেয়ার বেল্টের একপাশে একটি আলোর উত্স এবং বেল্টের বিপরীত দিকে একটি ফটো ডায়োড সংযুক্ত করি। আলোর উৎস এবং ফটো ডায়োড এমনভাবে লাগানো হয়েছে যে, আলো সরাসরি ফটো ডায়োডে আসে। আলো ফোটো ডায়োডে পড়ার সাথে সাথে সার্কিটে রিভার্স রিকভারি কারেন্ট থাকবে। আমরা একটি পাল্টা সার্কিট সঙ্গে ফটো ডায়োড সংযোগ। হালকা মরীচি ভেঙে যায়, কাউন্টারটি এক বৃদ্ধি পায়। যখন একটি আইটেম আলোর রশ্মি অতিক্রম করে, তখন এটি আলোর মরীচি ভেঙে দেয় এবং কাউন্টারটি আইটেমটি গণনা করে।