ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും പ്രതികരണശേഷിയും

ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും പ്രതികരണശേഷിയുംഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ
തിരഞ്ഞെടുക്കുമ്പോൾInGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ, എല്ലാവർക്കും ഒരേ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ വേണം: 10 GHz-ന് മുകളിലുള്ള ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും 0.9 A/W-ന് മുകളിലുള്ള റെസ്‌പോൺസിവിറ്റിയും. ഡാറ്റ മാനുവൽ മറിച്ചുനോക്കിയപ്പോൾ, ഈ രണ്ട് നമ്പറുകളും ഒരേ ഉപകരണത്തിൽ ഒരിക്കലും ദൃശ്യമാകുന്നില്ലെന്ന് ഞാൻ കണ്ടെത്തി. ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് പ്രതികരണശേഷി 0.5 A/W അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ താഴെ മാത്രമാണ്, ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷി ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഏതാനും നൂറ് MHz മാത്രമാണ്. നിർമ്മാതാവിന്റെ കാര്യത്തിൽ ഇത് ഒരു സാങ്കേതിക പ്രശ്‌നമല്ല - ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും പ്രതികരണശേഷിയും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ അന്തർലീനമായി പരസ്പരവിരുദ്ധമാണ്, നിങ്ങൾക്ക് ഇത് രണ്ട് തരത്തിലും ലഭിക്കില്ല.
ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും പ്രതികരണശേഷിയും ഒരു അന്തർലീനമായ ഭൗതിക വൈരുദ്ധ്യമാണ്, അത് ആഗിരണം പാളിയുടെ കനത്തിന്റെ നിർണായക പാരാമീറ്ററിൽ വേരൂന്നിയതാണ്. ആഗിരണം പാളിയുടെ കനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തും (അതുവഴി പ്രതികരണശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കും), പക്ഷേ അത് ചാർജ് കാരിയറുകളുടെ സംക്രമണ സമയം വർദ്ധിപ്പിക്കും (അതുവഴി ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കുറയ്ക്കും); തിരിച്ചും. അതിനാൽ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് പിൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ രൂപകൽപ്പനയിൽ, രണ്ടും ഒരേസമയം നേടാൻ കഴിയില്ല, ഒരു വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.
വ്യവസായ മുന്നേറ്റ പദ്ധതി:
ഈ വൈരുദ്ധ്യത്തെ ഭേദിക്കാൻ ലക്ഷ്യമിട്ടുള്ള മൂന്ന് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സാങ്കേതിക പരിഹാരങ്ങൾ ലേഖനം പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു:
വേവ്ഗൈഡ് ടൈപ്പ് ഡിറ്റക്ടർ (WGPD): ചാർജ് കാരിയറുകളുടെ ഡ്രിഫ്റ്റ് ദിശയിൽ നിന്നുള്ള പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രചാരണ ദിശയെ വിഘടിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒരേസമയം ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (>40 GHz) ഉം ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷിയും (>0.9 A/W) നേടാൻ കഴിയും, പക്ഷേ പ്രക്രിയ സങ്കീർണ്ണവും ചെലവ് ഉയർന്നതുമാണ്.
ഏകദിശാ കാരിയർ ട്രാൻസ്പോർട്ട് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (UTC-PD): ഡ്രിഫ്റ്റിനായി അതിവേഗ ഇലക്ട്രോണുകൾ മാത്രം ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ടും, കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള ദ്വാരങ്ങളുടെ ട്രാൻസിറ്റ് സമയ പരിമിതി ഇല്ലാതാക്കുന്നതിലൂടെയും, ഇത് വളരെ ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (>100 GHz) കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഇത് സാധാരണയായി ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ആശയവിനിമയത്തിലും ടെറാഹെർട്സ് ഫീൽഡുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി എൻഹാൻസ്ഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (ആർസിഇ): ഒരു നേർത്ത ആഗിരണ പാളിക്കുള്ളിൽ പ്രകാശ ആഗിരണം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നത്, ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തും, എന്നാൽ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (സ്പെക്ട്രൽ ശ്രേണി) വളരെ ഇടുങ്ങിയതാണ്.
പ്രോജക്റ്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള നിർദ്ദേശങ്ങൾ:
ആവശ്യകതകളുടെ മുൻഗണന വ്യക്തമാക്കുക: ആദ്യം, സിസ്റ്റം സിഗ്നൽ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (3 മടങ്ങ് മാർജിൻ ഉപയോഗിച്ച്) അടിസ്ഥാനമാക്കി ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനുള്ള ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ആവശ്യകത നിർണ്ണയിക്കുക, തുടർന്ന് ഈ അവസ്ഥയിൽ ഏറ്റവും ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷിയുള്ള മോഡൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുക.
സിസ്റ്റം ലെവൽ സൂചകങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധ ചെലുത്തുക: ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ വിലയിരുത്തുമ്പോൾ, ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷി ഉയർന്ന ശബ്ദത്തോടൊപ്പം ഉണ്ടാകാമെന്നതിനാൽ, പ്രതികരണശേഷി മാത്രമല്ല, ശബ്ദ തുല്യമായ ശക്തി (NEP) യിലും സിസ്റ്റം സംവേദനക്ഷമതയിലും ശ്രദ്ധ ചെലുത്തണം.
പരിഗണിക്കുകAPD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർകുറഞ്ഞ പവർ സാഹചര്യങ്ങളിൽ: ഇൻസിഡന്റ് ലൈറ്റ് പവർ വളരെ കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ (ഉദാഹരണത്തിന് <-30 dBm), പ്രതികരണശേഷിയുടെ അഭാവം നികത്താൻ അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡയോഡിന്റെ (APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ) ആന്തരിക നേട്ടം ഉപയോഗിക്കാം, പക്ഷേ അതിന്റെ അധിക ശബ്ദത്തിൽ ശ്രദ്ധ ചെലുത്തണം.
ഉയർന്ന ആവശ്യകതകളും ഉയർന്ന ബജറ്റും ഉള്ള WGPD തിരഞ്ഞെടുക്കൽ: സിസ്റ്റത്തിന് ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (>20 GHz) ഉം ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷിയും (>0.8 A/W) ആവശ്യമുള്ളപ്പോൾ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് പിൻ ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയില്ല, കൂടാതെ വേവ്ഗൈഡ് തരം ഡിറ്റക്ടറുകൾ (WGPD) നേരിട്ട് പരിഗണിക്കണം.
തീരുമാനം:
സ്റ്റാൻഡേർഡിന്റെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് റെസ്‌പോൺസിവിറ്റി ട്രേഡ്-ഓഫ്പിൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർഒരു അന്തർലീനമായ ഭൗതിക പരിമിതിയാണ്. അതിനെ യഥാർത്ഥത്തിൽ മറികടക്കാൻ, കാരിയർ ട്രാൻസിറ്റ് പാതയിൽ നിന്ന് പ്രകാശ ആഗിരണം പാതയെ ഭൗതികമായി വിച്ഛേദിക്കുന്നതിന് ഉപകരണ ഘടനയിൽ നവീകരണം ആവശ്യമാണ്. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള പരിഹാരങ്ങൾക്ക് മികച്ച പ്രകടനമുണ്ട്, പക്ഷേ ഉയർന്ന ചിലവുണ്ട്, അതിനാൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പരിശീലനത്തിൽ, നിർദ്ദിഷ്ട ആപ്ലിക്കേഷൻ സാഹചര്യങ്ങൾ, പ്രകടന ആവശ്യകതകൾ, ബജറ്റുകൾ എന്നിവയ്ക്കിടയിൽ ഒരു വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യേണ്ടത് ഇപ്പോഴും ആവശ്യമാണ്.