1. मुख्य प्रदर्शन पैरामीटर

1.1.जवाबदेही (आर)

उत्तरदायित्व उत्पन्न प्रकाश धारा और आपतित ऑप्टिकल शक्ति का अनुपात है, जिसे ए/डब्ल्यू में व्यक्त किया गया है। यह तरंग दैर्ध्य, भौतिक गुण, क्वांटम दक्षता और उपकरण संरचना पर निर्भर करता है। InGaAs फोटोडायोड आमतौर पर 1310nm और 1550nm दूरसंचार बैंड में उच्च प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं, हालांकि सटीक मान डिवाइस डिज़ाइन और ऑपरेटिंग स्थितियों के अनुसार भिन्न होता है। उच्च प्रतिक्रिया किसी दिए गए ऑप्टिकल इनपुट के लिए अधिक फोटोक्रेक्ट उत्पन्न करती है, जो अन्य शोर स्रोतों के तुलनीय रहने पर पहचान संवेदनशीलता में सुधार कर सकती है।

1.2.डार्क करंट (आईडी)

डार्क करंट वह लीकेज करंट है जो आपतित प्रकाश की अनुपस्थिति में फोटोडायोड से प्रवाहित होता है। यह कई तंत्रों से उत्पन्न हो सकता है, जिसमें थर्मल पीढ़ी-पुनर्संयोजन, वाहक प्रसार, सतह रिसाव और डिवाइस दोष शामिल हैं। डार्क करंट आम तौर पर रिवर्स बायस और तापमान के साथ बढ़ता है और डिटेक्टर शोर तल में योगदान देता है। कम रोशनी का पता लगाने और सटीक ऑप्टिकल पावर माप के लिए कम डार्क करंट विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

1.3.जंक्शन कैपेसिटेंस (सीजे) और बैंडविड्थ

जंक्शन कैपेसिटेंस फोटोडायोड जंक्शन से जुड़ी कैपेसिटेंस है। लोड प्रतिरोध के साथ, यह एक आरसी कम-पास प्रतिक्रिया बना सकता है जो डिटेक्टर बैंडविड्थ को सीमित करता है। कम जंक्शन कैपेसिटेंस आम तौर पर उच्च बैंडविड्थ को सक्षम बनाता है, जबकि जंक्शन कैपेसिटेंस आमतौर पर बढ़ते रिवर्स पूर्वाग्रह के साथ घटता है और सक्रिय क्षेत्र के साथ बढ़ता है।

जब आरसी प्रतिक्रिया प्रमुख बैंडविड्थ सीमा होती है, तो अनुमानित 3 डीबी बैंडविड्थ का अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

वास्तविक फोटोडायोड बैंडविड्थ वाहक पारगमन समय, श्रृंखला प्रतिरोध, पैकेज परजीवी और रीडआउट सर्किट पर भी निर्भर करता है। छोटे सक्रिय क्षेत्र और उपयुक्त रिवर्स पूर्वाग्रह उच्च बैंडविड्थ प्राप्त करने में मदद कर सकते हैं, लेकिन इष्टतम डिज़ाइन डिटेक्टर संरचना और एप्लिकेशन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।

1.4.सक्रिय क्षेत्र व्यास

सक्रिय क्षेत्र फोटोडायोड का प्रकाश संवेदनशील क्षेत्र है, जो आमतौर पर इसके व्यास द्वारा निर्दिष्ट होता है। बड़े सक्रिय क्षेत्र बड़े ऑप्टिकल बीम को समायोजित कर सकते हैं और मुक्त-स्थान या अपसारी बीम के लिए अधिक संरेखण सहिष्णुता प्रदान कर सकते हैं, लेकिन आम तौर पर उच्च जंक्शन कैपेसिटेंस और कम बैंडविड्थ होता है। छोटे सक्रिय क्षेत्र कम क्षमता और संभावित रूप से तेज़ प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं, लेकिन अधिक सटीक ऑप्टिकल संरेखण की आवश्यकता होती है। इष्टतम सक्रिय क्षेत्र बीम आकार, युग्मन विधि, ऑप्टिकल पावर और बैंडविड्थ आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।

1.5.स्पेक्ट्रल रिस्पांस रेंज

वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया सीमा उन तरंग दैर्ध्य को परिभाषित करती है जिस पर फोटोडायोड उपयोगी फोटोप्रतिक्रिया प्रदान करता है। लघु-तरंगदैर्ध्य सीमा डिवाइस संरचना में अवशोषण और संचरण से प्रभावित होती है, जबकि लंबी-तरंगदैर्ध्य कटऑफ मुख्य रूप से अर्धचालक बैंडगैप द्वारा निर्धारित होती है। मानक InGaAs फोटोडायोड आमतौर पर डिवाइस संरचना और सामग्री संरचना के आधार पर लगभग 900nm से 1700nm तक प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। विस्तारित-तरंग दैर्ध्य InGaAs वेरिएंट विस्तारित-SWIR और स्पेक्ट्रोस्कोपी अनुप्रयोगों के लिए लगभग 2.6μm या उससे अधिक तक प्रतिक्रिया बढ़ा सकते हैं।

1.6.रैखिकता

फोटोडायोड रैखिकता घटना ऑप्टिकल शक्ति और आउटपुट फोटोक्रेक्ट के बीच आनुपातिक संबंध को संदर्भित करती है। ऑप्टिकल पावर मीटर, ऑप्टिकल मॉनिटरिंग और मात्रात्मक माप अनुप्रयोगों के लिए अच्छी रैखिकता महत्वपूर्ण है। पिन फोटोडायोड अपनी निर्दिष्ट शर्तों के भीतर संचालित होने पर एक विस्तृत ऑप्टिकल पावर रेंज पर अत्यधिक रैखिक प्रतिक्रिया प्रदान कर सकते हैं। उच्च ऑप्टिकल शक्ति पर, रैखिकता को श्रृंखला प्रतिरोध, वोल्टेज ड्रॉप, संतृप्ति, स्पेस-चार्ज प्रभाव और रीडआउट सर्किट द्वारा सीमित किया जा सकता है। कम ऑप्टिकल पावर पर, माप सटीकता डार्क करंट और समग्र डिटेक्टर शोर तल से तेजी से प्रभावित होती है।

2. विशिष्ट अनुप्रयोग

2.1.ऑप्टिकल पावर मापन और निगरानी

फोटोडायोड का व्यापक रूप से हैंडहेल्ड और बेंचटॉप ऑप्टिकल पावर मीटर के साथ-साथ संचार और परीक्षण उपकरण में अंतर्निहित ऑप्टिकल पावर मॉनिटरिंग मॉड्यूल में उपयोग किया जाता है। उपयुक्त सक्रिय क्षेत्रों, उच्च प्रतिक्रियाशीलता, कम डार्क करंट और अच्छी रैखिकता वाले InGaAs फोटोडायोड आमतौर पर ऑप्टिकल पावर माप के लिए उपयोग किए जाते हैं। बड़े सक्रिय क्षेत्र बीम-स्थिति और संरेखण भिन्नताओं को अधिक सहनशीलता प्रदान कर सकते हैं, जबकि कम डार्क करंट कम ऑप्टिकल पावर स्तरों पर माप सटीकता में सुधार करने में मदद करता है।

2.2.फाइबर-ऑप्टिक संचार रिसीवर

ऑप्टिकल संचार रिसीवरों में, फोटोडायोड बाद के प्रसंस्करण के लिए मॉड्यूलेटेड ऑप्टिकल सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करते हैं। पिन फोटोडायोड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जहां उच्च गति, रैखिकता और पर्याप्त संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, जबकि एपीडी उच्च रिसीवर संवेदनशीलता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आंतरिक लाभ प्रदान करते हैं। पिन और एपीडी के बीच का चुनाव लिंक बजट, डेटा दर, रिसीवर आर्किटेक्चर और लागत आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।

2.3.फाइबर-ऑप्टिक सेंसिंग

वितरित तापमान सेंसिंग (डीटीएस), वितरित ध्वनिक सेंसिंग (डीएएस), और ब्रिलोइन ऑप्टिकल टाइम-डोमेन विश्लेषण (बीओटीडीए) सहित वितरित फाइबर-ऑप्टिक सेंसिंग सिस्टम, सेंसिंग फाइबर से बैकस्कैटर या प्रतिबिंबित ऑप्टिकल सिग्नल को मापने के लिए फोटोडेटेक्टर का उपयोग करते हैं। InGaAs फोटोडायोड का उपयोग आमतौर पर 1550nm क्षेत्र के आसपास संचालित होने वाले सिस्टम के लिए किया जाता है, जिसमें विशिष्ट सेंसिंग तकनीक और सिस्टम आर्किटेक्चर के अनुसार जवाबदेही, शोर और बैंडविड्थ का चयन किया जाता है।

2.4.लेजर पावर मॉनिटरिंग और नियंत्रण

वास्तविक समय लेजर आउटपुट पावर मॉनिटरिंग और फीडबैक नियंत्रण के लिए फोटोडायोड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कई बटरफ्लाई और टीओ-कैन लेज़र पैकेज लेज़र आउटपुट के एक हिस्से का नमूना लेने के लिए एक मॉनिटर फोटोडायोड को एकीकृत कर सकते हैं, जिससे स्वचालित पावर कंट्रोल (एपीसी) सक्षम हो सकता है। बाहरी फोटोडायोड का उपयोग एल-आई-वी परीक्षण, ऑप्टिकल पावर मॉनिटरिंग, तरंग दैर्ध्य-स्कैन लक्षण वर्णन और अन्य लेजर माप अनुप्रयोगों के लिए भी किया जाता है। InGaAs फोटोडायोड अपने वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया सीमा के भीतर काम करने वाले टेलीकॉम और सेंसिंग लेजर की निगरानी के लिए उपयुक्त हैं।

2.5.नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी और विश्लेषणात्मक इंस्ट्रुमेंटेशन

एनआईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी सिस्टम रासायनिक संरचना, नमी सामग्री और सामग्री गुणों के विश्लेषण के लिए नमूनों के माध्यम से प्रसारित या प्रतिबिंबित प्रकाश का पता लगाने के लिए फोटोडायोड का उपयोग करते हैं। 1700nm तक विस्तारित प्रतिक्रिया वाले InGaAs फोटोडायोड पानी, हाइड्रोकार्बन और अन्य कार्बनिक यौगिकों की महत्वपूर्ण NIR अवशोषण विशेषताओं को कवर करते हैं। सटीक मात्रात्मक माप के लिए कम शोर और अच्छी तरह से चित्रित वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया महत्वपूर्ण है।

2.6.औद्योगिक और पर्यावरण संवेदन

InGaAs फोटोडायोड का उपयोग NIR TDLAS गैस डिटेक्शन, ऑप्टिकल पोजिशन सेंसिंग और अन्य औद्योगिक माप अनुप्रयोगों सहित निकट-अवरक्त रेंज के भीतर काम करने वाले ऑप्टिकल सेंसिंग सिस्टम में किया जा सकता है। टीडीएलएएस सिस्टम में, फोटोडायोड गैस सेल के माध्यम से प्रसारित लेजर प्रकाश का पता लगाता है, जबकि गैस एकाग्रता निर्धारित करने के लिए लक्ष्य अवशोषण तरंग दैर्ध्य पर ऑप्टिकल तीव्रता में परिवर्तन का विश्लेषण किया जाता है। डिटेक्टर तरंग दैर्ध्य प्रतिक्रिया, शोर प्रदर्शन और गतिशील रेंज को विशिष्ट सेंसिंग आर्किटेक्चर के अनुसार चुना जाना चाहिए।