१. मुख्य कार्यप्रदर्शन पॅरामीटर्स

१.१.उत्तरदायित्व (R)

रिस्पॉन्सिव्हिटी म्हणजे व्युत्पन्न केलेल्या फोटोक्युरंट आणि घटना ऑप्टिकल पॉवरचे गुणोत्तर, A/W मध्ये व्यक्त केले जाते. हे तरंगलांबी, भौतिक गुणधर्म, क्वांटम कार्यक्षमता आणि उपकरणाची रचना यावर अवलंबून असते. InGaAs फोटोडायोड्स सामान्यत: 1310nm आणि 1550nm दूरसंचार बँडमध्ये उच्च प्रतिसाद देतात, जरी अचूक मूल्य डिव्हाइस डिझाइन आणि ऑपरेटिंग परिस्थितीनुसार बदलते. उच्च रिस्पॉन्सिव्हिटी दिलेल्या ऑप्टिकल इनपुटसाठी अधिक फोटोक्युरंट तयार करते, जे इतर ध्वनी स्रोत तुलना करता येतात तेव्हा शोधण्याची संवेदनशीलता सुधारू शकते.

१.२.गडद प्रवाह (आयडी)

गडद प्रवाह हा गळतीचा प्रवाह आहे जो घटना प्रकाशाच्या अनुपस्थितीत फोटोडायोडमधून वाहतो. हे थर्मल जनरेशन-रिकॉम्बिनेशन, कॅरियर डिफ्यूजन, पृष्ठभाग गळती आणि उपकरणातील दोष यासह अनेक यंत्रणांमधून उद्भवू शकते. गडद प्रवाह सामान्यतः उलट पूर्वाग्रह आणि तापमानासह वाढतो आणि डिटेक्टरच्या आवाजाच्या मजल्यामध्ये योगदान देतो. कमी प्रकाशाचा शोध आणि अचूक ऑप्टिकल पॉवर मापनासाठी कमी गडद प्रवाह हे विशेषतः महत्वाचे आहे.

१.३.जंक्शन कॅपेसिटन्स (Cj) आणि बँडविड्थ

जंक्शन कॅपेसिटन्स हे फोटोडायोड जंक्शनशी संबंधित कॅपेसिटन्स आहे. लोड रेझिस्टन्ससह, ते RC लो-पास प्रतिसाद तयार करू शकते जे डिटेक्टर बँडविड्थ मर्यादित करते. लोअर जंक्शन कॅपेसिटन्स सामान्यतः उच्च बँडविड्थ सक्षम करते, तर जंक्शन कॅपेसिटन्स सामान्यत: वाढत्या रिव्हर्स बायससह कमी होते आणि सक्रिय क्षेत्रासह वाढते.

जेव्हा RC प्रतिसाद ही प्रबळ बँडविड्थ मर्यादा असते, तेव्हा अंदाजे 3dB बँडविड्थचा अंदाज याप्रमाणे लावला जाऊ शकतो:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

वास्तविक फोटोडायोड बँडविड्थ देखील कॅरियर ट्रान्झिट वेळ, मालिका प्रतिकार, पॅकेज पॅरासायटिक्स आणि रीडआउट सर्किटवर अवलंबून असते. लहान सक्रिय क्षेत्रे आणि योग्य रिव्हर्स बायस उच्च बँडविड्थ साध्य करण्यात मदत करू शकतात, परंतु इष्टतम डिझाइन डिटेक्टर संरचना आणि अनुप्रयोग आवश्यकतांवर अवलंबून असते.

१.४.सक्रिय क्षेत्र व्यास

सक्रिय क्षेत्र हा फोटोडायोडचा प्रकाशसंवेदनशील प्रदेश आहे, विशेषत: त्याच्या व्यासाद्वारे निर्दिष्ट केला जातो. मोठे सक्रिय क्षेत्र मोठे ऑप्टिकल बीम सामावून घेऊ शकतात आणि फ्री-स्पेस किंवा डायव्हर्जंट बीमसाठी अधिक संरेखन सहनशीलता प्रदान करू शकतात, परंतु सामान्यत: उच्च जंक्शन कॅपेसिटन्स आणि कमी बँडविड्थ असते. लहान सक्रिय क्षेत्रे कमी कॅपेसिटन्स आणि संभाव्य जलद प्रतिसाद देतात, परंतु अधिक अचूक ऑप्टिकल संरेखन आवश्यक आहे. इष्टतम सक्रिय क्षेत्र बीम आकार, कपलिंग पद्धत, ऑप्टिकल पॉवर आणि बँडविड्थ आवश्यकतांवर अवलंबून असते.

1.5.स्पेक्ट्रल प्रतिसाद श्रेणी

वर्णक्रमीय प्रतिसाद श्रेणी तरंगलांबी परिभाषित करते ज्यावर फोटोडायोड उपयुक्त फोटोरेस्पॉन्स प्रदान करते. शॉर्ट-वेव्हलेंथ मर्यादा डिव्हाइस स्ट्रक्चरमध्ये शोषून आणि ट्रान्समिशनद्वारे प्रभावित होते, तर लांब-तरंगलांबी कटऑफ प्रामुख्याने सेमीकंडक्टर बँडगॅपद्वारे निर्धारित केले जाते. स्टँडर्ड InGaAs फोटोडायोड्स साधारणपणे साधारणपणे 900nm ते 1700nm पर्यंत प्रतिसाद देतात, डिव्हाइसची रचना आणि सामग्रीच्या रचनेनुसार. विस्तारित-तरंगलांबी InGaAs रूपे विस्तारित-SWIR आणि स्पेक्ट्रोस्कोपी अनुप्रयोगांसाठी अंदाजे 2.6µm किंवा त्याहून अधिक प्रतिसाद वाढवू शकतात.

१.६.रेखीयता

फोटोडिओड रेखीयता घटना ऑप्टिकल पॉवर आणि आउटपुट फोटोकरंट यांच्यातील आनुपातिक संबंधाचा संदर्भ देते. ऑप्टिकल पॉवर मीटर, ऑप्टिकल मॉनिटरिंग आणि परिमाणवाचक मापन अनुप्रयोगांसाठी चांगली रेखीयता महत्त्वाची आहे. पिन फोटोडायोड्स त्यांच्या निर्दिष्ट परिस्थितीत ऑपरेट केल्यावर विस्तृत ऑप्टिकल पॉवर श्रेणीवर उच्च रेखीय प्रतिसाद देऊ शकतात. उच्च ऑप्टिकल पॉवरवर, रेखीयता मालिका प्रतिरोध, व्होल्टेज ड्रॉप, संपृक्तता, स्पेस-चार्ज इफेक्ट्स आणि रीडआउट सर्किटद्वारे मर्यादित केली जाऊ शकते. कमी ऑप्टिकल पॉवरवर, मापन अचूकतेवर गडद प्रवाह आणि एकूणच डिटेक्टर आवाज मजल्याचा परिणाम होतो.

2. ठराविक अनुप्रयोग

२.१.ऑप्टिकल पॉवर मापन आणि देखरेख

हँडहेल्ड आणि बेंचटॉप ऑप्टिकल पॉवर मीटर, तसेच कम्युनिकेशन आणि चाचणी उपकरणांमध्ये अंगभूत ऑप्टिकल पॉवर मॉनिटरिंग मॉड्यूल्समध्ये फोटोडायोड्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. योग्य सक्रिय क्षेत्रांसह InGaAs फोटोडायोड्स, उच्च प्रतिसाद, कमी गडद प्रवाह आणि चांगली रेखीयता सामान्यतः ऑप्टिकल पॉवर मापनासाठी वापरली जाते. मोठे सक्रिय क्षेत्र बीम-स्थिती आणि संरेखन भिन्नतेसाठी अधिक सहनशीलता प्रदान करू शकतात, तर कमी गडद प्रवाह कमी ऑप्टिकल पॉवर स्तरांवर मापन अचूकता सुधारण्यास मदत करतात.

२.२.फायबर-ऑप्टिक कम्युनिकेशन रिसीव्हर्स

ऑप्टिकल कम्युनिकेशन रिसीव्हर्समध्ये, फोटोडायोड्स मॉड्युलेटेड ऑप्टिकल सिग्नलला नंतरच्या प्रक्रियेसाठी इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतात. उच्च गती, रेखीयता आणि पुरेशी संवेदनशीलता आवश्यक असलेल्या ठिकाणी पिन फोटोडायोड्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, तर APDs उच्च रिसीव्हर संवेदनशीलता आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी अंतर्गत लाभ प्रदान करतात. PIN आणि APD मधील निवड लिंक बजेट, डेटा दर, प्राप्तकर्ता आर्किटेक्चर आणि खर्च आवश्यकता यावर अवलंबून असते.

२.३.फायबर-ऑप्टिक सेन्सिंग

डिस्ट्रिब्युटेड टेंपरेचर सेन्सिंग (DTS), डिस्ट्रिब्युटेड अकौस्टिक सेन्सिंग (DAS), आणि Brillouin ऑप्टिकल टाइम-डोमेन ॲनालिसिस (BOTDA) यासह वितरित फायबर-ऑप्टिक सेन्सिंग सिस्टम, सेन्सिंग फायबरमधून बॅकस्कॅटर्ड किंवा परावर्तित ऑप्टिकल सिग्नल मोजण्यासाठी फोटोडिटेक्टर वापरतात. InGaAs फोटोडिओड्स सामान्यतः 1550nm क्षेत्राभोवती कार्यरत असलेल्या प्रणालींसाठी वापरले जातात, विशिष्ट सेन्सिंग तंत्र आणि सिस्टम आर्किटेक्चरनुसार निवडलेल्या प्रतिसाद, आवाज आणि बँडविड्थ.

२.४.लेझर पॉवर मॉनिटरिंग आणि नियंत्रण

रिअल-टाइम लेसर आउटपुट पॉवर मॉनिटरिंग आणि फीडबॅक नियंत्रणासाठी फोटोडायोड्स मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. अनेक बटरफ्लाय आणि TO-CAN लेसर पॅकेजेस लेसर आउटपुटच्या एका भागाचा नमुना घेण्यासाठी मॉनिटर फोटोडिओड समाकलित करू शकतात, स्वयंचलित पॉवर कंट्रोल (APC) सक्षम करतात. L-I-V चाचणी, ऑप्टिकल पॉवर मॉनिटरिंग, वेव्हलेंथ-स्कॅन कॅरेक्टरायझेशन आणि इतर लेसर मापन ऍप्लिकेशन्ससाठी बाह्य फोटोडायोड्स देखील वापरले जातात. InGaAs फोटोडायोड्स टेलीकॉमचे निरीक्षण करण्यासाठी आणि त्यांच्या स्पेक्ट्रल रिस्पॉन्स रेंजमध्ये कार्यरत लेझरचे संवेदन करण्यासाठी योग्य आहेत.

2.5.निअर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि विश्लेषणात्मक उपकरणे

एनआयआर स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रणाली रासायनिक रचना, ओलावा सामग्री आणि भौतिक गुणधर्मांच्या विश्लेषणासाठी नमुन्यांद्वारे प्रसारित किंवा परावर्तित प्रकाश शोधण्यासाठी फोटोडायोड वापरतात. 1700nm पर्यंत वाढलेल्या प्रतिसादासह InGaAs फोटोडायोड्स पाणी, हायड्रोकार्बन्स आणि इतर सेंद्रिय संयुगे यांची महत्त्वाची NIR शोषण वैशिष्ट्ये व्यापतात. अचूक परिमाणवाचक मोजमापांसाठी कमी आवाज आणि चांगले वैशिष्ट्यीकृत वर्णक्रमीय प्रतिसाद महत्त्वाचा आहे.

२.६.औद्योगिक आणि पर्यावरणीय संवेदन

InGaAs फोटोडायोड्सचा वापर ऑप्टिकल सेन्सिंग सिस्टीममध्ये केला जाऊ शकतो जो जवळच्या-इन्फ्रारेड रेंजमध्ये कार्यरत आहे, ज्यामध्ये NIR TDLAS गॅस डिटेक्शन, ऑप्टिकल पोझिशन सेन्सिंग आणि इतर औद्योगिक मापन अनुप्रयोग समाविष्ट आहेत. TDLAS प्रणालींमध्ये, फोटोडिओड गॅस सेलद्वारे प्रसारित होणारा लेसर प्रकाश शोधतो, तर लक्ष्य शोषण तरंगलांबीमध्ये ऑप्टिकल तीव्रतेतील बदलांचे विश्लेषण गॅस एकाग्रता निर्धारित करण्यासाठी केले जाते. डिटेक्टर तरंगलांबी प्रतिसाद, आवाज कामगिरी आणि डायनॅमिक श्रेणी विशिष्ट सेन्सिंग आर्किटेक्चरनुसार निवडली पाहिजे.