ফটোভোলটাইক প্রভাব এবং এর জাত

প্রথমবারের মতো, তথাকথিত ফটোভোলটাইক (বা ফটোভোলটাইক) প্রভাবটি 1839 সালে ফরাসি পদার্থবিদ আলেকজান্ডার এডমন্ড বেকারেল দ্বারা পরিলক্ষিত হয়েছিল।

তার পিতার গবেষণাগারে পরীক্ষা করে তিনি আবিষ্কার করেন যে একটি ইলেক্ট্রোলাইটিক দ্রবণে নিমজ্জিত প্ল্যাটিনাম প্লেটগুলিকে আলোকিত করে, প্লেটের সাথে সংযুক্ত একটি গ্যালভানোমিটারের উপস্থিতি নির্দেশ করে তড়িচ্চালক বল… শীঘ্রই উনিশ বছর বয়সী এডমন্ড তার আবিষ্কারের জন্য একটি দরকারী অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পান - তিনি একটি অ্যাক্টিনোগ্রাফ তৈরি করেছিলেন - ঘটনার আলোর তীব্রতা রেকর্ড করার জন্য একটি ডিভাইস।

আজ, ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলির মধ্যে একটি সম্পূর্ণ গোষ্ঠীর ঘটনা অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, একটি বা অন্যভাবে, একটি বদ্ধ সার্কিটে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহের উপস্থিতির সাথে সম্পর্কিত, যার মধ্যে একটি আলোকিত অর্ধপরিবাহী বা অস্তরক নমুনা, বা একটি আলোকিত নমুনার উপর ইএমএফ ঘটনা অন্তর্ভুক্ত থাকে, যদি বাহ্যিক সার্কিট খোলা আছে। এই ক্ষেত্রে, দুই ধরনের ফটোভোলটাইক প্রভাব আলাদা করা হয়।

প্রথম ধরনের ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলির মধ্যে রয়েছে: উচ্চ বৈদ্যুতিক ফটো-ইএমএফ, ভলিউম ফটো-ইএমএফ, ভালভ ফটো-ইএমএফ, সেইসাথে ফটোপিজোইলেক্ট্রিক প্রভাব এবং ডেম্বার প্রভাব।

দ্বিতীয় প্রকারের ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলির মধ্যে রয়েছে: ফোটন দ্বারা ইলেকট্রনের প্রবেশের প্রভাব, সেইসাথে পৃষ্ঠ, বৃত্তাকার এবং রৈখিক ফটোভোলটাইক প্রভাব।

প্রথম এবং দ্বিতীয় প্রকারের প্রভাব

প্রথম ধরণের ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলি এমন একটি প্রক্রিয়ার কারণে ঘটে যেখানে একটি হালকা প্রভাব দুটি অক্ষরের মোবাইল বৈদ্যুতিক চার্জ বাহক তৈরি করে - ইলেকট্রন এবং ছিদ্র, যা নমুনার স্থানে তাদের বিচ্ছেদ ঘটায়।

এই ক্ষেত্রে বিভাজনের সম্ভাবনা হয় নমুনার অসামঞ্জস্যতার সাথে (এর পৃষ্ঠকে নমুনার অসামঞ্জস্যতা হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে) বা আলোকসজ্জার অসামঞ্জস্যতার সাথে যখন আলো পৃষ্ঠের কাছাকাছি শোষিত হয় বা যখন কেবলমাত্র একটি অংশ। নমুনা পৃষ্ঠ আলোকিত হয়, তাই তাদের উপর পড়া আলোর প্রভাবে ইলেকট্রনগুলির তাপীয় চলাচলের গতি বৃদ্ধির কারণে EMF উদ্ভূত হয়।

দ্বিতীয় প্রকারের ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলি আলোর দ্বারা চার্জ বাহকগুলির উত্তেজনার প্রাথমিক প্রক্রিয়াগুলির অসমতা, তাদের বিচ্ছুরণ এবং পুনর্মিলনের অসমতার সাথে সম্পর্কিত।

এই ধরণের প্রভাবগুলি বিপরীত চার্জ বাহকের জোড়ার অতিরিক্ত গঠন ছাড়াই প্রদর্শিত হয়, এগুলি আন্তঃব্যান্ড ট্রানজিশন দ্বারা সৃষ্ট হয় বা অমেধ্য দ্বারা চার্জ বাহকগুলির উত্তেজনার সাথে সম্পর্কিত হতে পারে, উপরন্তু, এগুলি আলোক শক্তির শোষণের কারণে হতে পারে। বিনামূল্যে চার্জ বাহক.

এর পরে, আসুন ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলির প্রক্রিয়াগুলি দেখি। আমরা প্রথমে প্রথম ধরণের ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলি দেখব, তারপরে দ্বিতীয় ধরণের প্রভাবগুলির দিকে আমাদের মনোযোগ দেব।

ঘন প্রভাব

ডেম্বার প্রভাব নমুনার অভিন্ন আলোকসজ্জার অধীনে ঘটতে পারে, কেবল তার বিপরীত দিকে পৃষ্ঠের পুনর্মিলন হারের পার্থক্যের কারণে। নমুনার অসম আলোকসজ্জার সাথে, ডেম্বার প্রভাবটি ইলেকট্রন এবং গর্তের প্রসারণ সহগ (গতিশীলতার পার্থক্য) এর পার্থক্যের কারণে ঘটে।

স্পন্দিত আলোকসজ্জার মাধ্যমে শুরু হওয়া ডেম্বার প্রভাব টেরাহার্টজ পরিসরে বিকিরণ উৎপন্ন করতে ব্যবহৃত হয়। ডেম্বার প্রভাব উচ্চ-ইলেক্ট্রন-গতিশীলতা, সংকীর্ণ-ব্যবধান সেমিকন্ডাক্টর যেমন InSb এবং InAs-এ সবচেয়ে বেশি উচ্চারিত হয়।[banner_adsense]

বাধা ছবি-ইএমএফ

একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা ইলেকট্রন এবং গর্ত পৃথকীকরণের ফলে গেট বা বাধা ফটো-ইএমএফ স্কটকি বাধার একটি ধাতু-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগের ক্ষেত্রে, সেইসাথে ক্ষেত্রের p-n-জংশন অথবা heterojunction.

Pn-জাংশনের অঞ্চলে সরাসরি উত্পন্ন উভয় চার্জ বাহকের গতিবিধি এবং ইলেক্ট্রোডের কাছাকাছি অঞ্চলে উত্তেজিত যে বাহকগুলি প্রসারণের মাধ্যমে শক্তিশালী ক্ষেত্রের অঞ্চলে পৌঁছায় সেগুলি এখানে কারেন্ট তৈরি হয়।

জোড়া বিচ্ছেদ p অঞ্চলে গর্ত প্রবাহ এবং n অঞ্চলে ইলেক্ট্রন প্রবাহ গঠনের প্রচার করে। যদি সার্কিট খোলা থাকে, তাহলে EMF p-n জংশনের জন্য সরাসরি নির্দেশে কাজ করে, তাই এর ক্রিয়া মূল ঘটনার জন্য ক্ষতিপূরণ দেয়।

এই প্রভাব কার্যকারিতার ভিত্তি সৌর কোষ এবং কম প্রতিক্রিয়া সহ অত্যন্ত সংবেদনশীল বিকিরণ ডিটেক্টর।

ভলিউমেট্রিক ফটো-ইএমএফ

বাল্ক ফটো-ইএমএফ, এর নাম অনুসারে, ডোপ্যান্টের ঘনত্বের পরিবর্তনের সাথে বা রাসায়নিক গঠনের পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত অসঙ্গতিতে নমুনার বেশিরভাগ অংশে চার্জ বাহকের জোড়া বিভাজনের ফলে উদ্ভূত হয় (যদি অর্ধপরিবাহী যৌগ)।

এখানে, জোড়ার বিচ্ছেদের কারণ তথাকথিত একটি পাল্টা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র যা ফার্মি স্তরের অবস্থানের পরিবর্তনের দ্বারা তৈরি হয়, যা অশুদ্ধতার ঘনত্বের উপর নির্ভর করে। অথবা, যদি আমরা একটি জটিল রাসায়নিক সংমিশ্রণ সহ একটি অর্ধপরিবাহী সম্পর্কে কথা বলি, ব্যান্ড প্রস্থের পরিবর্তনের ফলে জোড়া বিভক্ত হয়।

বাল্ক ফটোইলেকট্রিক্সের উপস্থিতির ঘটনাটি তাদের একজাতীয়তার ডিগ্রি নির্ধারণের জন্য সেমিকন্ডাক্টরগুলির অনুসন্ধানের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। নমুনা প্রতিরোধের সাথেও অসঙ্গতি সম্পর্কিত।

উচ্চ ভোল্টেজ ফটো-ইএমএফ

অস্বাভাবিক (উচ্চ ভোল্টেজ) ফটো-ইএমএফ ঘটে যখন অ-ইউনিফর্ম আলোকসজ্জা নমুনার পৃষ্ঠ বরাবর একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে। ফলস্বরূপ EMF এর মাত্রা আলোকিত এলাকার দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক হবে এবং 1000 ভোল্ট বা তার বেশি হতে পারে।

প্রক্রিয়াটি হয় ডেম্বার প্রভাব দ্বারা সৃষ্ট হতে পারে, যদি বিচ্ছুরিত কারেন্টের একটি পৃষ্ঠ-নির্দেশিত উপাদান থাকে, অথবা পৃষ্ঠের দিকে প্রক্ষিপ্ত একটি p-n-p-n-p কাঠামো গঠনের কারণে। ফলস্বরূপ উচ্চ-ভোল্টেজ EMF হল অসমমিতিক n-p এবং p-n জংশনের প্রতিটি জোড়ার মোট EMF।

ফটোপিজোইলেকট্রিক প্রভাব

ফটোপিজোইলেক্ট্রিক প্রভাব হল নমুনার বিকৃতির সময় একটি ফটোকারেন্ট বা ফটোএমএফের উপস্থিতির ঘটনা। এর একটি প্রক্রিয়া হল একজাতীয় বিকৃতির সময় বাল্ক ইএমএফের উপস্থিতি, যা সেমিকন্ডাক্টরের পরামিতিগুলির পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে।

ফটোপিসোইলেকট্রিক ইএমএফের আবির্ভাবের আরেকটি প্রক্রিয়া হ'ল ট্রান্সভার্স ডেম্বার ইএমএফ, যা অক্ষীয় বিকৃতির অধীনে ঘটে, যা চার্জ বাহকের ডিফিউশন সহগের অ্যানিসোট্রপি ঘটায়।

পরবর্তী প্রক্রিয়াটি মাল্টিভ্যালি সেমিকন্ডাক্টর বিকৃতিতে সবচেয়ে কার্যকর, যা উপত্যকার মধ্যে বাহকগুলির পুনর্বন্টন ঘটায়।

আমরা প্রথম ধরণের সমস্ত ফটোভোলটাইক প্রভাবগুলি দেখেছি, তারপরে আমরা দ্বিতীয় প্রকারের প্রভাবগুলি দেখব।

ফোটন দ্বারা ইলেকট্রন আকর্ষণের প্রভাব

এই প্রভাবটি ফোটন থেকে প্রাপ্ত ভরবেগের উপর ফোটোইলেক্ট্রনের বন্টনের অসমতার সাথে সম্পর্কিত। অপটিক্যাল মিনিব্যান্ড ট্রানজিশন সহ দ্বি-মাত্রিক কাঠামোতে, স্লাইডিং ফটোকারেন্ট প্রধানত একটি নির্দিষ্ট গতির দিক দিয়ে ইলেক্ট্রন ট্রানজিশন দ্বারা সৃষ্ট হয় এবং বাল্ক স্ফটিকের সাথে সংশ্লিষ্ট বর্তমানকে উল্লেখযোগ্যভাবে অতিক্রম করতে পারে।

রৈখিক ফটোভোলটাইক প্রভাব

এই প্রভাব নমুনা মধ্যে photoelectrons অসমমিত বন্টন কারণে. এখানে, অসাম্যতা দুটি প্রক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়, যার মধ্যে প্রথমটি ব্যালিস্টিক, কোয়ান্টাম ট্রানজিশনের সময় নাড়ির দিকনির্দেশের সাথে সম্পর্কিত এবং দ্বিতীয়টি হল শিয়ার, ইলেকট্রনের তরঙ্গপ্যাকেটের মাধ্যাকর্ষণ কেন্দ্রের স্থানান্তরের কারণে। কোয়ান্টাম ট্রানজিশন।

রৈখিক ফোটোভোলটাইক প্রভাব ফোটন থেকে ইলেক্ট্রনে ভরবেগের স্থানান্তরের সাথে সম্পর্কিত নয়, তাই, একটি নির্দিষ্ট রৈখিক মেরুকরণের সাথে, যখন আলোর প্রচারের দিক বিপরীত হয় তখন এটি পরিবর্তিত হয় না। আলোর শোষণ এবং বিচ্ছুরণ এবং পুনর্মিলনের প্রক্রিয়াগুলি এতে অবদান রাখে। বর্তমান (এই অবদানগুলি তাপীয় ভারসাম্যে ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়)।

এই প্রভাব, ডাইলেক্ট্রিকগুলিতে প্রয়োগ করা হয়, এটি অপটিক্যাল মেমরির প্রক্রিয়াটি প্রয়োগ করা সম্ভব করে, কারণ এটি প্রতিসরাঙ্ক সূচকের পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে, যা আলোর তীব্রতার উপর নির্ভর করে এবং এটি বন্ধ হওয়ার পরেও চলতে থাকে।

বৃত্তাকার ফটোভোলটাইক প্রভাব

প্রভাবটি ঘটে যখন জাইরোট্রপিক স্ফটিক থেকে উপবৃত্তাকার বা বৃত্তাকারভাবে পোলারাইজড আলো দ্বারা আলোকিত হয়। মেরুকরণ পরিবর্তিত হলে ইএমএফ সাইন বিপরীত করে। প্রভাবের কারণ স্পিন এবং ইলেক্ট্রন ভরবেগের মধ্যে সম্পর্কের মধ্যে রয়েছে, যা জাইরোট্রপিক স্ফটিকের অন্তর্নিহিত। যখন ইলেক্ট্রনগুলি বৃত্তাকার মেরুকৃত আলো দ্বারা উত্তেজিত হয়, তখন তাদের স্পিনগুলি অপটিক্যালি ওরিয়েন্টেড হয় এবং সেই অনুযায়ী একটি দিকনির্দেশক কারেন্ট পালস ঘটে।

?

বিপরীত প্রভাবের উপস্থিতি একটি কারেন্টের ক্রিয়াকলাপের অধীনে অপটিক্যাল ক্রিয়াকলাপের উপস্থিতিতে প্রকাশ করা হয়: প্রেরিত কারেন্ট জাইরোট্রপিক স্ফটিকগুলিতে স্পিনগুলির অভিযোজন ঘটায়।

শেষ তিনটি প্রভাব ইনর্শিয়াল রিসিভারে পরিবেশন করে। লেজার বিকিরণ.

সারফেস ফটোভোলটাইক প্রভাব

পৃষ্ঠের ফটোভোলটাইক প্রভাব ঘটে যখন আলোর তির্যক ঘটনার সময় ফোটন থেকে ইলেকট্রনে ভরবেগ স্থানান্তরের কারণে ধাতু এবং অর্ধপরিবাহীতে মুক্ত চার্জ বাহক দ্বারা আলো প্রতিফলিত বা শোষিত হয় এবং স্বাভাবিক ঘটনার সময়ও যদি স্ফটিকের পৃষ্ঠের স্বাভাবিকের মধ্যে পার্থক্য হয়। একটি প্রধান স্ফটিক অক্ষ থেকে দিক।

প্রভাবটি নমুনার পৃষ্ঠে আলোক-উত্তেজিত চার্জ বাহকগুলির বিক্ষিপ্ত হওয়ার ঘটনাকে অন্তর্ভুক্ত করে। আন্তঃব্যান্ড শোষণের ক্ষেত্রে, এটি এমন অবস্থার অধীনে ঘটে যে উত্তেজিত বাহকগুলির একটি উল্লেখযোগ্য ভগ্নাংশ বিক্ষিপ্ত না হয়ে পৃষ্ঠে পৌঁছায়।

সুতরাং যখন ইলেকট্রনগুলি পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত হয়, তখন একটি ব্যালিস্টিক কারেন্ট তৈরি হয়, যা পৃষ্ঠের দিকে লম্বভাবে নির্দেশিত হয়। যদি, উত্তেজনার সময়, ইলেকট্রনগুলি নিজেদেরকে জড়তার মধ্যে সাজিয়ে রাখে, তাহলে পৃষ্ঠ বরাবর একটি কারেন্ট প্রদর্শিত হতে পারে।

এই প্রভাবের সংঘটনের শর্তটি হল "পৃষ্ঠের দিকে" এবং "পৃষ্ঠ থেকে" ইলেকট্রনগুলির উপরিভাগ বরাবর চলমান গতির গড় মানের অ-শূন্য উপাদানগুলির চিহ্নের পার্থক্য। শর্তটি পূর্ণ হয়, উদাহরণস্বরূপ, ঘন স্ফটিকগুলিতে, ডিজেনারেট ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে পরিবাহী ব্যান্ডে চার্জ বাহকের উত্তেজনার পরে।

একটি পৃষ্ঠ দ্বারা বিচ্ছুরিত বিচ্ছুরণে, এটিতে পৌঁছানো ইলেকট্রনগুলি পৃষ্ঠ বরাবর ভরবেগের উপাদান হারায়, যখন পৃষ্ঠ থেকে দূরে সরে যাওয়া ইলেকট্রনগুলি এটিকে ধরে রাখে। এটি পৃষ্ঠের উপর একটি বর্তমান চেহারা বাড়ে.