ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್ (ಎಪಿಡಿ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್) ಭಾಗ ಎರಡು ತತ್ವ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ

ನ ತತ್ವ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ (ಎಪಿಡಿ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್) ಭಾಗ ಎರಡು

2.2 ಎಪಿಡಿ ಚಿಪ್ ರಚನೆ
ಸಮಂಜಸವಾದ ಚಿಪ್ ರಚನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸಾಧನಗಳ ಮೂಲ ಖಾತರಿಯಾಗಿದೆ. ಎಪಿಡಿಯ ರಚನಾತ್ಮಕ ವಿನ್ಯಾಸವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಆರ್ಸಿ ಸಮಯದ ಸ್ಥಿರತೆ, ಹೆಟೆರೊಜಂಕ್ಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರ ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆ, ಸವಕಳಿ ಪ್ರದೇಶದ ಮೂಲಕ ವಾಹಕ ಸಾರಿಗೆ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಮುಂತಾದವುಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತದೆ. ಅದರ ರಚನೆಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಕೆಳಗೆ ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಲಾಗಿದೆ:

(1) ಮೂಲ ರಚನೆ
ಸರಳವಾದ ಎಪಿಡಿ ರಚನೆಯು ಪಿನ್ ಫೋಟೊಡಿಯೋಡ್, ಪಿ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ಎನ್ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಡೋಪ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಪಕ್ಕದ ಪಿ ಪ್ರದೇಶ ಅಥವಾ ಎನ್ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಎನ್-ಟೈಪ್ ಅಥವಾ ಪಿ-ಟೈಪ್ ದ್ವಿಗುಣ-ಪೆಲೆಂಟ್ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು. ಐಎನ್‌ಪಿ ಸರಣಿ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳಿಗಾಗಿ, ರಂಧ್ರದ ಪ್ರಭಾವದ ಅಯಾನೀಕರಣ ಗುಣಾಂಕವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಇಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್ ಅಯಾನೀಕರಣ ಗುಣಾಂಕಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದರಿಂದ, ಎನ್-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್‌ನ ಲಾಭದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪಿ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರ್ಶ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಗಳಿಕೆಯ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಚುಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ರಚನೆಯನ್ನು ರಂಧ್ರ-ಚುಚ್ಚುಮದ್ದಿನ ರಚನೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

(2) ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಲಾಭವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗಿದೆ
ಐಎನ್‌ಪಿಯ ವೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ (ಐಎನ್‌ಪಿ 1.35 ಇವಿ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಗಳು 0.75 ಇವಿ), ಇನ್‌ಪಿಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಲಾಭ ವಲಯ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಲಯ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

(3) ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮತ್ತು ಗಳಿಕೆ (ಎಸ್‌ಎಜಿಎಂ) ರಚನೆಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಣಿಜ್ಯ ಎಪಿಡಿ ಸಾಧನಗಳು ಐಎನ್‌ಪಿ/ಇನ್‌ಗಾಸ್ ವಸ್ತುವನ್ನು, ಇಂಗಾಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಸ್ಥಗಿತವಿಲ್ಲದೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ (> 5x105 ವಿ/ಸೆಂ) ಇನ್‌ಪಿ, ಲಾಭ ವಲಯ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ವಸ್ತುವಿಗೆ, ಈ ಎಪಿಡಿಯ ವಿನ್ಯಾಸವೆಂದರೆ ರಂಧ್ರಗಳ ಘರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಹಿಮಪಾತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಎನ್-ಟೈಪ್ ಇಎನ್‌ಪಿಯಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಐಎನ್‌ಪಿ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಗಳ ನಡುವಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರದಲ್ಲಿನ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 0.4 ಎವಿಯ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಇನ್‌ಪಿ ಗುಣಕ ಪದರವನ್ನು ತಲುಪುವ ಮೊದಲು ಹೆಟೆರೊಜಂಕ್ಷನ್ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ ಅಡಚಣೆಯಾದ ಇಂಗಾ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೇಗವು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಈ ಎಪಿಡಿ ಎಂಬ ದೀರ್ಘ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್. ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವೆ ಇಂಗಾಅಪ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಪದರವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು.

(4) ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್, ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಗಳಿಕೆ (ಎಸ್‌ಎಜಿಸಿಎಂ) ರಚನೆಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ
ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಲಾಭದ ಪದರವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೊಂದಿಸಲು, ಚಾರ್ಜ್ ಲೇಯರ್ ಅನ್ನು ಸಾಧನದ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಾಧನದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

(5) ರೆಸೊನೇಟರ್ ವರ್ಧಿತ (ಆರ್‌ಸಿಇ) ಎಸ್‌ಎಜಿಸಿಎಂ ರಚನೆ
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಶೋಧಕಗಳ ಮೇಲಿನ ಸೂಕ್ತ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ದಪ್ಪವು ಸಾಧನದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಗೆ ವಿರೋಧಾತ್ಮಕ ಅಂಶವಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಅಂಶವನ್ನು ನಾವು ಎದುರಿಸಬೇಕು. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ತೆಳುವಾದ ದಪ್ಪವು ವಾಹಕ ಸಾಗಣೆ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ದೊಡ್ಡ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಪಡೆಯಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವು ಸಾಕಷ್ಟು ದಪ್ಪವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಪರಿಹಾರವೆಂದರೆ ಪ್ರತಿಧ್ವನಿಸುವ ಕುಹರ (ಆರ್‌ಸಿಇ) ರಚನೆಯಾಗಿರಬಹುದು, ಅಂದರೆ, ವಿತರಿಸಿದ ಬ್ರಾಗ್ ರಿಫ್ಲೆಕ್ಟರ್ (ಡಿಬಿಆರ್) ಅನ್ನು ಸಾಧನದ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಡಿಬಿಆರ್ ಮಿರರ್ ಕಡಿಮೆ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎರಡು ರೀತಿಯ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಮತ್ತು ಎರಡು ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಪದರದ ದಪ್ಪವು ಅರೆವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಘಟನೆಯ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರ 1/4 ಅನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ. ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಅನುರಣಕ ರಚನೆಯು ವೇಗದ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬಲ್ಲದು, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ದಪ್ಪವನ್ನು ತುಂಬಾ ತೆಳ್ಳಗೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಮತ್ತು ಹಲವಾರು ಪ್ರತಿಫಲನಗಳ ನಂತರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

(6) ಎಡ್ಜ್-ಕಪಲ್ಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ರಚನೆ (ಡಬ್ಲ್ಯುಜಿ-ಎಪಿಡಿ)
ಸಾಧನದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ದಪ್ಪದ ವಿಭಿನ್ನ ಪರಿಣಾಮಗಳ ವಿರೋಧಾಭಾಸವನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಮತ್ತೊಂದು ಪರಿಹಾರವೆಂದರೆ ಅಂಚಿನ-ಕಪಲ್ಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವುದು. ಈ ರಚನೆಯು ಕಡೆಯಿಂದ ಬೆಳಕನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವು ತುಂಬಾ ಉದ್ದವಾಗಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಸುಲಭ, ಮತ್ತು ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವನ್ನು ತುಂಬಾ ತೆಳ್ಳಗೆ ಮಾಡಬಹುದು, ವಾಹಕ ಸಾಗಣೆ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ರಚನೆಯು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ದಪ್ಪದ ಮೇಲೆ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯ ವಿಭಿನ್ನ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಎಪಿಡಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ. ಡಬ್ಲ್ಯುಜಿ-ಎಪಿಡಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಆರ್‌ಸಿಇ ಎಪಿಡಿಗಿಂತ ಸರಳವಾಗಿದೆ, ಇದು ಡಿಬಿಆರ್ ಕನ್ನಡಿಯ ಸಂಕೀರ್ಣ ತಯಾರಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಇದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಮತಲ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

3. ತೀರ್ಮಾನ
ಹಿಮಪಾತದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿದೌರೇಖೆವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಐಎನ್‌ಪಿ ವಸ್ತುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರ ಘರ್ಷಣೆ ಅಯಾನೀಕರಣ ದರಗಳು ಇನಾಲಾಸ್‌ಗೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿವೆ, ಇದು ಎರಡು ವಾಹಕ ಚಿಹ್ನೆಗಳ ಎರಡು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಹಿಮಪಾತ ಕಟ್ಟಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸಮಯ ಮತ್ತು ಶಬ್ದ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಶುದ್ಧ ಇನಾಲಾಸ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಇಂಗಾಗಳು (ಪಿ) /ಇನಾಲಾಸ್ ಮತ್ತು (ಅಲ್) ಗಾಸ್ /ಇನಾಲಾಸ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿ ರಚನೆಗಳು ಘರ್ಷಣೆ ಅಯಾನೀಕರಣ ಗುಣಾಂಕಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಶಬ್ದದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ರಚನೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ, ಸಾಧನದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದ ದಪ್ಪದ ವಿಭಿನ್ನ ಪರಿಣಾಮಗಳ ವಿರೋಧಾಭಾಸಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ರೆಸೊನೇಟರ್ ವರ್ಧಿತ (ಆರ್‌ಸಿಇ) ಎಸ್‌ಎಜಿಸಿಎಂ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಎಡ್ಜ್-ಕಪಲ್ಡ್ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ರಚನೆ (ಡಬ್ಲ್ಯುಜಿ-ಎಪಿಡಿ) ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯಿಂದಾಗಿ, ಈ ಎರಡು ರಚನೆಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅನ್ವೇಷಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ.