فوٹو وولٹک اثر اور اس کی اقسام

پہلی بار، نام نہاد فوٹوولٹک (یا فوٹو وولٹک) اثر 1839 میں فرانسیسی ماہر طبیعیات الیگزینڈر ایڈمنڈ بیکریل نے دیکھا۔

اپنے والد کی لیبارٹری میں تجربہ کرتے ہوئے، اس نے دریافت کیا کہ ایک الیکٹرولائٹک محلول میں ڈوبی ہوئی پلاٹینم پلیٹوں کو روشن کرکے، پلیٹوں سے منسلک ایک گیلوانومیٹر کی موجودگی کی نشاندہی کرتا ہے۔ برقی حرکت کی قوت… جلد ہی انیس سالہ ایڈمنڈ کو اپنی دریافت کے لیے ایک کارآمد ایپلی کیشن مل گئی — اس نے ایک ایکٹینوگراف بنایا — واقعہ کی روشنی کی شدت کو ریکارڈ کرنے کے لیے ایک آلہ۔

آج، فوٹوولٹک اثرات میں مظاہر کا ایک پورا گروپ شامل ہے، کسی نہ کسی طرح، بند سرکٹ میں برقی رو کی ظاہری شکل سے متعلق ہے، جس میں ایک روشن سیمی کنڈکٹر یا ڈائی الیکٹرک نمونہ، یا ایک روشن نمونے پر EMF رجحان، اگر بیرونی سرکٹ کھلا ہے. اس صورت میں، فوٹوولٹک اثرات کی دو قسمیں ممتاز ہیں۔

فوٹو وولٹک اثرات کی پہلی قسم میں شامل ہیں: ہائی الیکٹرک فوٹو-ای ایم ایف، والیوم فوٹو-ای ایم ایف، والو فوٹو-ای ایم ایف، نیز فوٹو پیزو الیکٹرک اثر اور ڈیمبر اثر۔

دوسری قسم کے فوٹو وولٹک اثرات میں شامل ہیں: فوٹوون کے ذریعہ الیکٹرانوں کے داخل ہونے کا اثر، نیز سطح، سرکلر اور لکیری فوٹوولٹک اثرات۔

پہلی اور دوسری قسم کے اثرات

پہلی قسم کے فوٹو وولٹک اثرات اس عمل کی وجہ سے ہوتے ہیں جس میں ہلکے اثر سے دو حروف کے موبائل الیکٹرک چارج کیریئرز پیدا ہوتے ہیں - الیکٹران اور سوراخ، جو نمونے کی جگہ پر ان کی علیحدگی کا باعث بنتے ہیں۔

اس معاملے میں علیحدگی کا امکان یا تو نمونے کی غیر ہم آہنگی سے متعلق ہے (اس کی سطح کو نمونے کی غیر ہم آہنگی کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے) یا روشنی کی غیر ہم آہنگی سے جب روشنی سطح کے قریب جذب ہو جاتی ہے یا جب روشنی کا صرف ایک حصہ ہوتا ہے۔ نمونہ کی سطح روشن ہوتی ہے، لہذا EMF ان پر پڑنے والی روشنی کے زیر اثر الیکٹرانوں کی تھرمل حرکت کی رفتار میں اضافے کی وجہ سے پیدا ہوتا ہے۔

دوسری قسم کے فوٹو وولٹک اثرات روشنی کے ذریعے چارج کیریئرز کی حوصلہ افزائی کے ابتدائی عمل کی غیر متناسبیت، ان کے بکھرنے اور دوبارہ ملاپ کی عدم توازن سے وابستہ ہیں۔

اس قسم کے اثرات متضاد چارج کیریئرز کے جوڑوں کی اضافی تشکیل کے بغیر ظاہر ہوتے ہیں، یہ انٹربینڈ ٹرانزیشن کی وجہ سے ہوتے ہیں یا ان کا تعلق نجاستوں کے ذریعے چارج کیریئرز کے جوش سے ہو سکتا ہے، اس کے علاوہ، وہ روشنی کی توانائی کے جذب کی وجہ سے ہو سکتے ہیں۔ مفت چارج کیریئرز.

اگلا، آئیے فوٹو وولٹک اثرات کے میکانزم کو دیکھتے ہیں۔ ہم سب سے پہلے پہلی قسم کے فوٹوولٹک اثرات کو دیکھیں گے، پھر دوسری قسم کے اثرات کی طرف توجہ دیں گے۔

زیادہ موٹا اثر

ڈیمبر کا اثر نمونے کی یکساں روشنی کے تحت ہوسکتا ہے، صرف اس وجہ سے کہ اس کے مخالف اطراف میں سطح کی بحالی کی شرح میں فرق ہے۔ نمونے کی غیر مساوی روشنی کے ساتھ، ڈیمبر اثر الیکٹرانوں اور سوراخوں کے پھیلاؤ گتانک (حرکت میں فرق) میں فرق کی وجہ سے ہوتا ہے۔

ڈیمبر اثر، جو نبض کی روشنی سے شروع ہوتا ہے، ٹیرا ہرٹز رینج میں تابکاری پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ڈیمبر کا اثر ہائی الیکٹران موبلٹی، تنگ گیپ سیمی کنڈکٹرز جیسے InSb اور InAs میں سب سے زیادہ واضح ہوتا ہے۔[banner_adsense]

بیریئر فوٹو- EMF

گیٹ یا بیریئر فوٹو-EMF کا نتیجہ برقی میدان کے ذریعہ الیکٹرانوں اور سوراخوں کی علیحدگی سے ہوتا ہے۔ Schottky رکاوٹ کے دھاتی سیمی کنڈکٹر رابطے کے ساتھ ساتھ فیلڈ کی صورت میں p-n-جنکشن یا heterojunction.

یہاں کرنٹ pn-جنکشن کے علاقے میں براہ راست پیدا ہونے والے دونوں چارج کیریئرز کی حرکت سے بنتا ہے، اور وہ کیریئر جو الیکٹروڈ کے قریب علاقوں میں پرجوش ہوتے ہیں اور پھیلاؤ کے ذریعے مضبوط فیلڈ کے علاقے تک پہنچ جاتے ہیں۔

جوڑے کی علیحدگی p خطے میں سوراخ کے بہاؤ اور n خطے میں الیکٹران کے بہاؤ کی تشکیل کو فروغ دیتی ہے۔ اگر سرکٹ کھلا ہے، تو EMF p-n جنکشن کے لیے براہ راست سمت میں کام کرتا ہے، لہذا اس کا عمل اصل رجحان کی تلافی کرتا ہے۔

یہ اثر کام کرنے کی بنیاد ہے۔ شمسی خلیات اور کم ردعمل کے ساتھ انتہائی حساس تابکاری کا پتہ لگانے والے۔

والیومیٹرک تصویر-EMF

بلک فوٹو-ای ایم ایف، جیسا کہ اس کے نام سے پتہ چلتا ہے، ڈوپینٹ کے ارتکاز میں تبدیلی یا کیمیائی ساخت (اگر سیمی کنڈکٹر کمپاؤنڈ ہے)۔

یہاں، جوڑوں کی علیحدگی کی وجہ نام نہاد ہے۔ فرمی لیول کی پوزیشن میں تبدیلی سے پیدا ہونے والا کاؤنٹر الیکٹرک فیلڈ، جو بدلے میں ناپاکی کے ارتکاز پر منحصر ہوتا ہے۔ یا، اگر ہم ایک پیچیدہ کیمیائی ساخت کے ساتھ ایک سیمی کنڈکٹر کے بارے میں بات کر رہے ہیں، تو جوڑوں کی تقسیم بینڈ کی چوڑائی میں تبدیلی کے نتیجے میں ہوتی ہے۔

بلک فوٹو الیکٹرکس کی ظاہری شکل کا اطلاق سیمی کنڈکٹرز کی یکسانیت کی ڈگری کا تعین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ نمونے کی مزاحمت کا تعلق بھی inhomogeneities سے ہے۔

ہائی وولٹیج تصویر-EMF

غیر معمولی (ہائی وولٹیج) فوٹو-EMF اس وقت ہوتی ہے جب غیر یکساں روشنی نمونے کی سطح کے ساتھ الیکٹرک فیلڈ کا سبب بنتی ہے۔ نتیجے میں آنے والے EMF کی شدت روشن علاقے کی لمبائی کے متناسب ہوگی اور 1000 وولٹ یا اس سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے۔

میکانزم یا تو ڈیمبر اثر کی وجہ سے ہو سکتا ہے، اگر پھیلا ہوا کرنٹ سطح کی طرف متوجہ ہونے والا جزو ہو، یا p-n-p-n-p ڈھانچے کی تشکیل کی وجہ سے جو سطح کو پیش کرتا ہے۔ نتیجے میں ہائی وولٹیج کا EMF غیر متناسب n-p اور p-n جنکشن کے ہر جوڑے کا کل EMF ہے۔

فوٹو پیزو الیکٹرک اثر

فوٹو پیزو الیکٹرک اثر نمونے کی خرابی کے دوران فوٹوکورنٹ یا فوٹو ایم ایف کی ظاہری شکل کا رجحان ہے۔ اس کے میکانزم میں سے ایک inhomogeneous اخترتی کے دوران بلک EMF کی ظاہری شکل ہے، جو سیمی کنڈکٹر کے پیرامیٹرز میں تبدیلی کا باعث بنتی ہے۔

فوٹو ایپیسو الیکٹرک EMF کی ظاہری شکل کا ایک اور طریقہ کار ٹرانسورس ڈیمبر EMF ہے، جو غیر محوری اخترتی کے تحت ہوتا ہے، جو چارج کیریئرز کے بازی گتانک کی anisotropy کا سبب بنتا ہے۔

مؤخر الذکر طریقہ کار ملٹی ویلی سیمی کنڈکٹر کی خرابیوں میں سب سے زیادہ مؤثر ہے، جس کی وجہ سے وادیوں کے درمیان کیریئرز کی دوبارہ تقسیم ہوتی ہے۔

ہم نے پہلی قسم کے تمام فوٹوولٹک اثرات کو دیکھا ہے، پھر ہم دوسری قسم سے منسوب اثرات کو دیکھیں گے۔

فوٹون کے ذریعہ الیکٹران کی کشش کا اثر

یہ اثر فوٹوون سے حاصل ہونے والی رفتار پر فوٹو الیکٹران کی تقسیم میں عدم توازن سے متعلق ہے۔ آپٹیکل منی بینڈ ٹرانزیشن کے ساتھ دو جہتی ڈھانچے میں، سلائیڈنگ فوٹوکورنٹ بنیادی طور پر الیکٹران کی منتقلی کی وجہ سے ایک خاص رفتار کی سمت ہوتی ہے اور بلک کرسٹل میں متعلقہ کرنٹ سے نمایاں طور پر تجاوز کر سکتی ہے۔

لکیری فوٹوولٹک اثر

یہ اثر نمونے میں فوٹو الیکٹران کی غیر متناسب تقسیم کی وجہ سے ہے۔ یہاں، توازن دو میکانزم سے بنتا ہے، جن میں سے پہلا بیلسٹک ہے، جو کوانٹم ٹرانزیشن کے دوران نبض کی سمتیت سے متعلق ہے، اور دوسرا قینچ ہے، جس کے دوران الیکٹرانوں کے ویو پیکٹ کی کشش ثقل کے مرکز کی تبدیلی کی وجہ سے کوانٹم ٹرانزیشنز

لکیری فوٹوولٹک اثر کا تعلق فوٹان سے الیکٹران میں رفتار کی منتقلی سے نہیں ہے، اس لیے ایک مقررہ لکیری پولرائزیشن کے ساتھ، جب روشنی کے پھیلاؤ کی سمت کو الٹ دیا جاتا ہے تو یہ تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ موجودہ (ان شراکتوں کو تھرمل توازن پر معاوضہ دیا جاتا ہے)۔

یہ اثر، ڈائی الیکٹرکس پر لاگو ہوتا ہے، آپٹیکل میموری کے طریقہ کار کو لاگو کرنا ممکن بناتا ہے، کیونکہ یہ ریفریکٹیو انڈیکس میں تبدیلی کا باعث بنتا ہے، جو روشنی کی شدت پر منحصر ہوتا ہے، اور اس کے بند ہونے کے بعد بھی جاری رہتا ہے۔

سرکلر فوٹوولٹک اثر

اثر اس وقت ہوتا ہے جب جیروٹروپک کرسٹل سے بیضوی یا سرکلر پولرائزڈ روشنی سے روشن ہوتا ہے۔ پولرائزیشن تبدیل ہونے پر EMF نشان کو الٹ دیتا ہے۔ اثر کی وجہ اسپن اور الیکٹران مومینٹم کے درمیان تعلق ہے، جو گائروٹروپک کرسٹل میں موروثی ہے۔ جب الیکٹران گول پولرائزڈ روشنی سے پرجوش ہوتے ہیں، تو ان کے گھماؤ نظری طور پر مبنی ہوتے ہیں، اور اسی کے مطابق ایک دشاتمک کرنٹ پلس ہوتی ہے۔

?

کرنٹ کے عمل کے تحت آپٹیکل سرگرمی کی ظاہری شکل میں مخالف اثر کی موجودگی کا اظہار کیا جاتا ہے: منتقل شدہ کرنٹ گائروٹروپک کرسٹل میں گھماؤ کی سمت بندی کا سبب بنتا ہے۔

آخری تین اثرات inertial ریسیورز میں کام کرتے ہیں۔ لیزر تابکاری.

سطح فوٹوولٹک اثر

سطحی فوٹوولٹک اثر اس وقت ہوتا ہے جب روشنی کے ترچھے واقعات کے دوران فوٹوون سے الیکٹران میں رفتار کی منتقلی کی وجہ سے دھاتوں اور سیمی کنڈکٹرز میں فری چارج کیریئرز کے ذریعہ روشنی منعکس یا جذب ہوتی ہے اور عام واقعات کے دوران بھی اگر کرسٹل کی سطح پر معمول میں فرق ہوتا ہے۔ پرنسپل کرسٹل محوروں میں سے ایک سے سمت۔

اثر نمونے کی سطح پر ہلکے پرجوش چارج کیریئرز کے بکھرنے کے رجحان پر مشتمل ہے۔ انٹر بینڈ جذب کے معاملے میں، یہ اس حالت میں ہوتا ہے کہ پرجوش کیریئرز کا ایک اہم حصہ بغیر کسی بکھرے ہوئے سطح پر پہنچ جاتا ہے۔

لہذا جب الیکٹران سطح سے منعکس ہوتے ہیں، تو ایک بیلسٹک کرنٹ بنتا ہے، جو سطح پر کھڑا ہوتا ہے۔ اگر، جوش میں آنے پر، الیکٹران اپنے آپ کو جڑتا میں ترتیب دیتے ہیں، تو سطح کے ساتھ ایک کرنٹ ظاہر ہو سکتا ہے۔

اس اثر کے ظہور کی شرط سطح کے ساتھ حرکت کرنے والے الیکٹرانوں کے لیے "سطح کی طرف" اور "سطح سے" رفتار کی اوسط قدروں کے غیر صفر اجزاء کے نشان میں فرق ہے۔ یہ شرط پوری ہوتی ہے، مثال کے طور پر، کیوبک کرسٹل میں، ڈیجنریٹ والینس بینڈ سے لے کر کنڈکشن بینڈ تک چارج کیریئرز کے حوصلہ افزائی پر۔

کسی سطح کے ذریعے پھیلنے والے بکھرنے میں، اس تک پہنچنے والے الیکٹران سطح کے ساتھ ساتھ رفتار کا جزو کھو دیتے ہیں، جبکہ سطح سے دور ہونے والے الیکٹران اسے برقرار رکھتے ہیں۔ یہ سطح پر کرنٹ کی ظاہری شکل کی طرف جاتا ہے۔