Photodiode: Working Principle, Reverse Bias Connection, Light Intensity Sensing aur Applications

September 3, 2026 ITI Exam

ITI Electrician Photodiode Master Notes in Hindi | Working Principle, Reverse Bias Connection, Light Intensity Sensing & Applications

ITI Electrician Photodiode Master Notes in Hindi: Working Principle, Reverse Bias Connection, Light Intensity Sensing & Applications
(फोटोडायोड: कार्य सिद्धांत, रिवर्स बायस कनेक्शन, प्रकाश तीव्रता संवेदन और अनुप्रयोग)

प्रकाश ऊर्जा (Light Energy) को विद्युत सिग्नल में बदलने वाले ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अर्धचालक उपकरण को Photodiode (फोटोडायोड) कहा जाता है। ITI Electrician Trade Theory और औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों के अंतर्गत यह एक अत्यंत महत्वपूर्ण टॉपिक है।

फोटोडायोड एक विशेष प्रकार का पी-एन जंक्शन डायोड है जिसे हमेशा रिवर्स बायस स्थिति में संचालित किया जाता है। इस विस्तृत मास्टर चैप्टर में हम इसके कार्य सिद्धांत, रिवर्स बायस कनेक्शन, प्रकाश तीव्रता संवेदन और अनुप्रयोगों का विस्तार से अध्ययन करेंगे।

1. Photodiode क्या है? (What is a Photodiode?)

Photodiode एक ऐसा सेमीकंडक्टर सेंसर है जो प्रकाश (Light photons) को विद्युत धारा (Electric Current) में परिवर्तित करता है। इसमें एक पारदर्शी खिड़की (Transparent Window) या लेंस होता है जिससे प्रकाश सीधे इसके पी-एन जंक्शन (P-N Junction) पर गिरता है। यह फोटोसेंसिटिव डिवाइस डार्क करंट और फोटोकरंट के सिद्धांत पर काम करती है।

Photodiode Conversion Flow (ऊर्जा रूपांतरण प्रवाह)

Incident Light Photons → P-N Junction Absorption → Electron-Hole Pairs Generation → Reverse Bias Current Flow

2. Working Principle (कार्य करने का सिद्धांत)

फोटोडायोड का मूल कार्य सिद्धांत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव (Photoelectric Effect) पर आधारित है। जब प्रकाश के फोटॉन (Photons) पर्याप्त ऊर्जा के साथ पी-एन जंक्शन के अवक्षय क्षेत्र (Depletion Region) पर गिरते हैं, तो सिलिकॉन के सहसंयोजक बंध टूट जाते हैं और इलेक्ट्रॉन-होल युग्म (Electron-Hole Pairs) उत्पन्न होते हैं। रिवर्स बायस वोल्टेज के कारण ये चार्ज कैरियर तेजी से विपरीत दिशा में खींच लिए जाते हैं, जिससे सर्किट में रिवर्स करेंट बहने लगता है।

3. Reverse Bias Connection (रिवर्स बायस कनेक्शन)

फोटोडायोड को हमेशा Reverse Bias (उत्क्रम अभिनति) में जोड़ा जाता है:

कैथोड (Cathode) को डीसी पावर सप्लाई के पॉजिटिव टर्मिनल से जोड़ा जाता है।
एनोड (Anode) को नेगेटिव टर्मिनल या ग्राउंड से जोड़ा जाता है।
रिवर्स बायस में जंक्शन का अवक्षय क्षेत्र (Depletion Region) चौड़ा हो जाता है, जिससे प्रकाश पड़ने पर उत्पन्न होने वाले चार्ज कैरियर बहुत तेजी से प्रवाहित होते हैं और रिस्पांस टाइम न्यूनतम हो जाता है।

4. Light Intensity Sensing (प्रकाश तीव्रता का संवेदन)

फोटोडायोड की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि इसमें बहने वाली रिवर्स करेंट की मात्रा गिरने वाले प्रकाश की तीव्रता (Light Intensity / Illuminance) के सीधे समानुपाती (Directly Proportional) होती है। यदि प्रकाश तेज होगा, तो अधिक इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े बनेंगे और करेंट बढ़ जाएगा; यदि अंधेरा होगा, तो करेंट नगण्य (Dark Current) रहेगा। इसी गुण के कारण इसका उपयोग सटीक लाइट सेंसर के रूप में किया जाता है।

Parameter / Feature (विशेषता)	Normal Diode (सामान्य डायोड)	Photodiode (फोटोडायोड)
Biasing Mode	फॉरवर्ड या रिवर्स दोनों हो सकते हैं।	सख्त रूप से रिवर्स बायस (Strictly Reverse Biased)
Light Dependency	प्रकाश का कोई प्रभाव नहीं पड़ता (ओपेक केसिंग)।	प्रकाश पड़ने पर करेंट बदलता है (Transparent window).
Primary Function	रेक्टिफिकेशन या स्विचिंग।	प्रकाश संवेदन (Light sensing) और ऑप्टिकल सिग्नल डिटेक्शन।

ITI CBT Exam Important Question (महत्वपूर्ण परीक्षा प्रश्न):

सर्किट में संचालन के दौरान फोटोडायोड (Photodiode) को हमेशा किस बायसिंग मोड में जोड़ा जाता है?

Answer: Reverse Bias Mode (रिवर्स बायस मोड)

5. Common Faults and Troubleshooting (सामान्य दोष और निवारण)

Fault / Problem (दोष)	Possible Causes (संभावित कारण)	Troubleshooting Steps (निवारण के चरण)
No Response to Light	डिफ्यूज्ड लेंस पर धूल जमना, रिवर्स बायस वोल्टेज का कटा होना, या डायोड का ओपन होना	लेंस साफ करें, वोल्टेज और कंटिन्यूटी मल्टीमीटर से चेक करें।
Stuck in High Current (Always ON)	डायोड का शॉर्ट सर्किट हो जाना या अत्यधिक परिवेश प्रकाश (Ambient light) का प्रवेश	डायोड बदलें और ऑप्टिकल शील्डिंग (Optical shielding) की जाँच करें।
Slow Response Time	गलत सर्किट कैपेसिटेंस या लोड रेसिस्टर का मान बहुत अधिक होना	लोड रेसिस्टर की वैल्यू कम करें और स्पीड सर्किट जाँचें।

6. Applications (अनुप्रयोग / उपयोग)

Optical Communication Systems: फाइबर ऑप्टिक रिसीवर में प्रकाश सिग्नलों को वापस विद्युत सिग्नलों में बदलने के लिए।
Light Sensors & Light Meters: स्वचालित स्ट्रीट लाइट कंट्रोल, कैमरे के लाइट मीटर और सोलर सेंसर्स में।
Smoke Detectors: ऑप्टिकल स्मोक डिटेक्टरों में जहाँ प्रकाश scattering से धुआं पहचाना जाता है।
Industrial Automation: कन्वेयर बेल्ट पर वस्तुओं की गिनती (Object Counting) और सेफ्टी लाइट कर्टन में।

7. ITI Electrician Exam ke liye Important Points (परीक्षा के लिए मुख्य बिंदु)

Operation Mode: Always operated in Reverse Bias.
Principle: Converts light energy into electrical current based on the photoelectric effect.
Light Relation: Reverse current is directly proportional to the intensity of incident light.
Construction: Features a transparent glass or plastic window to let light reach the P-N junction.
Primary Use: Used in optical communication, light meters, and automated switching.

8. Conclusion (निष्कर्ष)

Photodiode आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और सेंसर तकनीक का एक अनिवार्य घटक है। ITI Electrician के छात्रों को फोटोडायोड के कार्य सिद्धांत, इसके रिवर्स बायस कनेक्शन, प्रकाश तीव्रता संवेदन और उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों की पूरी तकनीकी जानकारी होनी चाहिए।

यह टॉपिक CBT Exam, ट्रेड थ्योरी परीक्षाओं और सेंसर कंट्रोल प्रैक्टिकल के दृष्टिकोण से अत्यंत महत्वपूर्ण है।