โฟโตดี เทคเตอร์ หรือเรียกอีกอย่างว่าโฟโตเซนเซอร์คืออุปกรณ์ที่ตรวจจับแสงหรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในรูปแบบอื่น ๆ และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า มีความสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ตั้งแต่การถ่ายภาพดิจิทัลและการสื่อสารด้วยแสง ไปจนถึงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม โฟโตดีเทคเตอร์สามารถจำแนกได้ตามกลไกการตรวจจับ เช่นปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ปฏิกิริยาเคมีแสง หรือปรากฏการณ์ความร้อน หรือตามตัวชี้วัดประสิทธิภาพ เช่น การตอบสนองทางสเปกตรัม ประเภทที่พบได้ทั่วไป ได้แก่โฟโตได โอด โฟโตทรานซิสเตอร์และหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ซึ่งแต่ละชนิดเหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้านเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งแปลงแสงเป็นไฟฟ้า ก็เป็นโฟโตดีเทคเตอร์ประเภทหนึ่งเช่นกัน บทความนี้จะสำรวจหลักการเบื้องหลังโฟโตดีเทคเตอร์ ประเภทต่างๆ การใช้งาน และความก้าวหน้าล่าสุดในสาขานี้

การพัฒนาโฟโตดีเทคเตอร์เริ่มต้นจากการค้นพบปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกโดยไฮน์ริช เฮิรตซ์ในปี 1887 ซึ่งต่อมาอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้อธิบายเพิ่มเติม ในปี 1905 ^{[ 1 ]}โฟโตดีเทคเตอร์รุ่นแรกๆ เช่น เซลล์ซีลีเนียมที่คิดค้นขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ถูกนำมาใช้ในเครื่องวัดแสงและระบบโทรเลข^{[ 2 ]}ในช่วงทศวรรษ 1930 มีการคิดค้นหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ซึ่งทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณแสงที่อ่อนมากได้ ซึ่งเป็นการปฏิวัติวงการต่างๆ เช่น ฟิสิกส์นิวเคลียร์และดาราศาสตร์ ช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้มีการคิดค้นโฟโตดีเทคเตอร์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ เช่นโฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์ซึ่งได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โทรคมนาคมและการคำนวณ^{[ 3 ]}ปัจจุบัน ความก้าวหน้ายังคงดำเนินต่อไปด้วยเครื่องตรวจจับความเร็วสูงและเทคโนโลยีควอนตัม

โฟโตดีเทคเตอร์สามารถจำแนกได้ตามกลไกการทำงานและโครงสร้างของอุปกรณ์ ต่อไปนี้คือการจำแนกประเภททั่วไป:

โฟโตดีเทคเตอร์สามารถจำแนกได้ตามกลไกการตรวจจับ: ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

• ปรากฏการณ์โฟโตคอนดักทีฟ: เครื่องตรวจจับเหล่านี้ทำงานโดยการเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับแสง แสงที่ตกกระทบจะสร้างคู่อิเล็กตรอน-โฮลในวัสดุ ทำให้ค่าการนำไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไป เครื่องตรวจจับโฟโตคอนดักทีฟมักทำจากสารกึ่งตัวนำ^{[ 7 ]}

• การปล่อยโฟตอนหรือปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก: โฟตอนทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะของอิเล็กตรอนจากแถบนำไฟฟ้าของวัสดุไปสู่อิเล็กตรอนอิสระในสุญญากาศหรือก๊าซ
• ความร้อน: โฟตอนทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะของอิเล็กตรอนไปสู่สถานะกลางช่องว่าง จากนั้นจึงสลายตัวกลับไปยังแถบพลังงานที่ต่ำกว่า ทำให้เกิด การสร้าง โฟนอนและเกิดความร้อนขึ้น
• การโพลาไรเซชัน : โฟตอนเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะโพลาไรเซชันของวัสดุที่เหมาะสม ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหหรือผลกระทบจากการโพลาไรเซชันอื่นๆ
• ปฏิกิริยาเคมีแสง: โฟตอนก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในวัสดุ
• ผลกระทบปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ: โฟตอนเหนี่ยวนำให้เกิดผลกระทบรอง เช่น โฟตอนแดร็ก^{[ 8 ] [ 9 ]}เครื่องตรวจจับหรือการเปลี่ยนแปลงความดันก๊าซในเซลล์ Golay

โฟโตดีเทคเตอร์สามารถใช้งานในรูปแบบต่างๆ ได้ เซ็นเซอร์เดี่ยวอาจตรวจจับระดับแสงโดยรวม อาร์เรย์โฟโตดีเทคเตอร์แบบ 1 มิติ เช่นในสเปกโตรโฟโตมิเตอร์หรือเครื่องสแกนเส้นอาจใช้ในการวัดการกระจายของแสงตามแนวเส้น อาร์เรย์โฟโตดีเทคเตอร์แบบ 2 มิติ อาจใช้เป็นเซ็นเซอร์ภาพเพื่อสร้างภาพจากรูปแบบของแสงที่อยู่ตรงหน้า

โดยทั่วไปแล้ว ตัวตรวจจับแสงหรืออาร์เรย์จะถูกครอบด้วยช่องรับแสง ซึ่งบางครั้งอาจมีการเคลือบสารป้องกันแสงสะท้อนด้วย

โดยพิจารณาจากโครงสร้างของอุปกรณ์ โฟโตดีเทคเตอร์สามารถจำแนกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

1. โฟโตดีเทคเตอร์ MSM:โฟโตดีเทคเตอร์แบบโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์-โลหะ (MSM) ประกอบด้วยชั้นเซมิคอนดักเตอร์ที่ประกบอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดโลหะสองขั้ว อิเล็กโทรดโลหะจะเรียงสลับกันเป็นชุดคล้ายนิ้วหรือตารางสลับกัน โดยทั่วไปชั้นเซมิคอนดักเตอร์จะทำจากวัสดุเช่นซิลิคอน (Si) แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) อินเดียมฟอสไฟด์ ( InP) หรือแอนติโมนีเซเลไนด์₍ Sb₂Se₃ ₎ [ ^{7 ] มี}การใช้วิธีการต่างๆ ร่วมกันเพื่อปรับปรุงคุณลักษณะ เช่น การจัดการโครงสร้างแนวตั้ง การกัด การเปลี่ยนพื้นผิว และการใช้พลาสมอนิกส์^{[ 10 ]} โฟโต ดีเทคเตอร์แอนติโมนีเซเลไนด์แสดงประสิทธิภาพที่ดีที่สุด
2. โฟโตไดโอด:โฟโตไดโอดเป็นอุปกรณ์ตรวจจับแสงชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีรอยต่อ PN แสงที่ตกกระทบจะสร้างคู่ของอิเล็กตรอนและโฮลในบริเวณพร่องของรอยต่อ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า โฟโตไดโอดสามารถแบ่งออกได้อีกเป็น: ก. โฟโตไดโอด PIN: โฟโตไดโอดเหล่านี้มีบริเวณอินทรินซิก (I) เพิ่มเติมอยู่ระหว่างบริเวณ P และ N ซึ่งขยายบริเวณพร่องและปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ข. โฟโตไดโอด Schottky: ในโฟโตไดโอด Schottky จะใช้รอยต่อโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์แทนรอยต่อ PN ให้การตอบสนองที่รวดเร็วและนิยมใช้ในงานความถี่สูง
3. โฟโตไดโอดแบบ Avalanche (APDs): APDs เป็นโฟโตไดโอดชนิดพิเศษที่รวมการคูณแบบ Avalanche เข้าไว้ด้วยกัน โดยมีบริเวณสนามไฟฟ้าสูงใกล้กับจุดเชื่อมต่อ PN ซึ่งทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนจากการชนและสร้างคู่อิเล็กตรอน-โฮลเพิ่มเติม การขยายสัญญาณภายในนี้ช่วยเพิ่มความไวในการตรวจจับ APDs ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันที่ต้องการความไวสูง เช่น การถ่ายภาพในที่แสงน้อยและการสื่อสารด้วยแสงระยะไกล^{[ 11 ]}
4. โฟโตทรานซิสเตอร์:โฟโตทรานซิสเตอร์เป็นทรานซิสเตอร์ที่มีบริเวณฐานไวต่อแสง แสงที่ตกกระทบจะทำให้กระแสที่ฐานเปลี่ยนแปลง ซึ่งควบคุมกระแสที่ตัวเก็บประจุของทรานซิสเตอร์ โฟโตทรานซิสเตอร์ให้การขยายสัญญาณและสามารถใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการทั้งการตรวจจับและการขยายสัญญาณ
5. อุปกรณ์รับภาพแบบประจุไฟฟ้าคู่ (CCD): CCD เป็นเซนเซอร์รับภาพที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็กจำนวนมากเรียงกัน แสงที่ตกกระทบจะสร้างประจุในตัวเก็บประจุ ซึ่งจะถูกอ่านและประมวลผลตามลำดับเพื่อสร้างภาพ CCD นิยมใช้ในกล้องดิจิทัลและแอปพลิเคชันการถ่ายภาพทางวิทยาศาสตร์
6. เซ็นเซอร์ภาพ CMOS (CIS):เซ็นเซอร์ภาพ CMOS ใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริม (CMOS) โดยรวมเอาตัวตรวจจับแสงและวงจรประมวลผลสัญญาณไว้ในชิปเดียว เซ็นเซอร์ภาพ CMOS ได้รับความนิยมเนื่องจากใช้พลังงานต่ำ มีการรวมวงจรสูง และเข้ากันได้กับกระบวนการผลิต CMOS มาตรฐาน
7. หลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT): PMT เป็นอุปกรณ์ตรวจจับแสงแบบใช้หลอดสุญญากาศ ประกอบด้วยโฟโตแคโทดที่ปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อได้รับแสง ตามด้วยไดโนดหลายตัวที่เพิ่มกระแสอิเล็กตรอนผ่านการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ PMT มีความไวสูงและใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการการตรวจจับแสงน้อย เช่น การทดลองฟิสิกส์อนุภาคและเครื่องตรวจจับการเรืองแสง

นี่คือตัวอย่างโฟโตดีเทคเตอร์ทั่วไปบางส่วน โดยจำแนกตามโครงสร้างของอุปกรณ์ แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะ ข้อดี และการใช้งานในหลากหลายสาขา เช่น การถ่ายภาพ การสื่อสาร การตรวจจับ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

มีตัวชี้วัดประสิทธิภาพจำนวนหนึ่ง ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าตัวชี้วัดคุณภาพซึ่งใช้ในการกำหนดลักษณะและเปรียบเทียบโฟโตดีเทคเตอร์^{[ 4 ] [ 5 ]}

• ประสิทธิภาพควอนตัม : จำนวนตัวนำ (อิเล็กตรอนหรือโฮล ) ที่เกิดขึ้นต่อโฟตอนหนึ่งตัว
• ความไวในการตอบสนอง : กระแสไฟฟ้าขาออกหารด้วยกำลังแสงทั้งหมดที่ตกกระทบลงบนตัวตรวจจับแสง
• กำลังเทียบเท่าสัญญาณรบกวน : ปริมาณพลังงานแสงที่จำเป็นในการสร้างสัญญาณที่มีขนาดเทียบเท่ากับสัญญาณรบกวนของอุปกรณ์
• ความสามารถในการตรวจจับ : รากที่สองของพื้นที่ตรวจจับหารด้วยกำลังเทียบเท่าสัญญาณรบกวน
• อัตราขยาย: กระแสเอาต์พุตของโฟโตดีเทคเตอร์หารด้วยกระแสที่เกิดขึ้นโดยตรงจากโฟตอนที่ตกกระทบลงบนตัวตรวจจับ กล่าวคืออัตราขยายกระแสภายใน
• กระแสไฟฟ้ามืด : กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวตรวจจับแสงแม้ในสภาวะที่ไม่มีแสง
• เวลาตอบสนอง : เวลาที่จำเป็นสำหรับโฟโตดีเทคเตอร์ในการเปลี่ยนจาก 10% ไปถึง 90% ของค่าสุดท้าย
• สเปกตรัมของสัญญาณรบกวน: แรงดันหรือกระแสสัญญาณรบกวนที่แท้จริงเป็นฟังก์ชันของความถี่ ซึ่งสามารถแสดงได้ในรูปของความหนาแน่นสเปกตรัมของสัญญาณรบกวน
• ความไม่เป็นเชิงเส้น: เอาต์พุต RF ถูกจำกัดด้วยความไม่เป็นเชิงเส้นของโฟโตดีเทคเตอร์^{[ 12 ]}
• การตอบสนองเชิงสเปกตรัม: การตอบสนองของโฟโตดีเทคเตอร์เป็นฟังก์ชันของความถี่ของโฟตอน

เมื่อแบ่งกลุ่มตามกลไกการทำงาน อุปกรณ์ตรวจจับแสงประกอบด้วยอุปกรณ์ดังต่อไปนี้:

• เครื่องตรวจจับการแตกตัวเป็นไอออนในก๊าซถูกนำมาใช้ในฟิสิกส์อนุภาค เชิงทดลอง เพื่อตรวจจับโฟตอนและอนุภาคที่มีพลังงานเพียงพอที่จะ ทำให้โมเลกุลหรืออะตอมของก๊าซ แตกตัวเป็นไอออน อิเล็กตรอนและไอออนที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวเป็นไอออนจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าซึ่งสามารถวัดได้
• หลอด โฟโตมัลติพลายเออร์ประกอบด้วยโฟโตแคโทดซึ่งปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อได้รับแสง จากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกขยายสัญญาณโดยชุดของไดโนด
• หลอดโฟโตอิเล็กตรอนประกอบด้วยโฟโตแคโทดซึ่งปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อได้รับแสง ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอดโดยมีสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง
• เครื่องตรวจจับแบบแผ่นไมโครแชนเนลใช้พื้นผิวแก้วพรุนเป็นกลไกในการเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอน สามารถใช้ร่วมกับโฟโตแคโทด เช่น โฟโตมัลติพลายเออร์ที่กล่าวถึงข้างต้น โดยพื้นผิวแก้วพรุนทำหน้าที่เป็นขั้นไดโนด

• เซนเซอร์แบบแอคทีฟพิกเซล (APS) คือเซนเซอร์รับภาพโดยทั่วไปผลิตด้วย กระบวนการ เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริม (CMOS) และเรียกอีกอย่างว่าเซนเซอร์รับภาพ CMOS เซนเซอร์ APS นิยมใช้ในกล้องโทรศัพท์มือถือ กล้องเว็บแคม และ กล้องDSLRบางรุ่น
• เครื่องตรวจจับรังสี แคดเมียมซิงค์เทลลูไรด์สามารถทำงานในโหมดการแปลงโดยตรง (หรือโหมดการนำไฟฟ้าด้วยแสง) ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งแตกต่างจากวัสดุอื่นๆ บางชนิด (โดยเฉพาะเจอร์มาเนียม) ที่ต้องใช้ไนโตรเจนเหลวในการระบายความร้อน ข้อดีของเครื่องตรวจจับชนิดนี้ ได้แก่ ความไวสูงต่อรังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมา เนื่องจากเลขอะตอมสูงของแคดเมียมและเทลลูไรด์ และความละเอียดด้านพลังงานที่ดีกว่าเครื่องตรวจจับแบบสกิ้นทิลเลเตอร์
• อุปกรณ์รับภาพแบบประจุไฟฟ้า (CCD) เป็นเซนเซอร์รับภาพที่ใช้บันทึกภาพในทางดาราศาสตร์การถ่ายภาพดิจิทัลและการถ่ายทำภาพยนตร์ดิจิทัลก่อนปี 1990 แผ่นฟิล์มถ่ายภาพเป็นที่นิยมใช้กันมากในทางดาราศาสตร์ เครื่องมือทางดาราศาสตร์รุ่นต่อมา เช่นAstro-E2นั้นรวมถึงตัวตรวจจับแบบไครโอเจนิกด้วย
• ตัวตรวจจับอินฟราเรด HgCdTeการตรวจจับเกิดขึ้นเมื่อโฟตอนอินฟราเรดที่มีพลังงานเพียงพอผลักอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนดังกล่าวจะถูกรวบรวมโดยวงจรรวมอ่านค่าภายนอก (ROIC) ที่เหมาะสม และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
• LEDที่ต่อไบแอสกลับด้านเพื่อทำหน้าที่เป็นโฟโตไดโอด ดูLED ในฐานะเซ็นเซอร์แสงโฟโตไดโอด
• โฟโตรีซิสเตอร์หรือตัวต้านทานที่ขึ้นอยู่กับแสง (LDR) ซึ่งเปลี่ยนความต้านทานตามความเข้มของแสงโดยปกติความต้านทานของ LDR จะลดลงเมื่อความเข้มของแสงที่ตกกระทบเพิ่มขึ้น^{[ 13 ]}
• โฟโตไดโอดที่สามารถทำงานใน โหมด โฟโตโวลต์หรือโหมดโฟโตคอนดักทีฟ ได้ ^{[ 14 ] [ 15 ]}โฟโตไดโอดมักจะถูกรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อนาล็อกที่มีสัญญาณรบกวนต่ำเพื่อแปลงกระแสโฟโตเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สามารถแปลงเป็นดิจิทัลได้^{[ 16 ] [ 17 ]}
• โฟโตทรานซิสเตอร์ซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับโฟโตไดโอดแบบขยายสัญญาณ
• โฟโตไดโอดแบบพิน ซึ่งเป็นโครงสร้างโฟโตดีเทคเตอร์ที่มีความล่าช้า ต่ำ เสียงรบกวนต่ำประสิทธิภาพควอนตัมสูงและกระแสไฟฟ้ามืด ต่ำ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเซ็นเซอร์ภาพ CCD และ CMOS ส่วนใหญ่^{[ 18 ]}
• โฟโตคอนดักเตอร์หรือโฟโตไดโอดแบบควอนตัมด อท สามารถจัดการกับความยาวคลื่นในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้และอินฟราเรด
• เครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์ถูกนำมาใช้ในสเปกโทรเมตรีรังสีแกมมาและรังสีเอ็กซ์ รวมถึงใช้เป็นเครื่องตรวจจับอนุภาคด้วย
• ตัวตรวจจับการดริฟต์ซิลิคอน (SDD) เป็นตัวตรวจจับรังสีเอกซ์ที่ใช้ในสเปกโทรเมตรีรังสีเอกซ์ (EDS) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (EDX) ^{[ 19 ]}

• เซลล์ แสงอาทิตย์หรือ โฟโตโว ลตาอิกเซลล์ คือเซลล์ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าและจ่ายกระแสไฟฟ้าเมื่อแสงแดดหรือแสงบางชนิดส่องกระทบ

• โบโลมิเตอร์วัดกำลังของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบโดยการให้ความร้อนแก่วัสดุที่มีความต้านทานไฟฟ้าแปรผันตามอุณหภูมิไมโครโบโลมิเตอร์เป็นโบโลมิเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นตัวตรวจจับใน กล้อง ถ่ายภาพความร้อน
• เครื่องตรวจจับไครโอเจนิกมีความไวเพียงพอที่จะวัดพลังงานของโฟตอนเอกซ์เรย์ โฟ ตอน แสงที่มองเห็นได้ และโฟตอนอินฟราเรด เดี่ยว^{[ 20 ]}
• เครื่องตรวจจับแบบไพโรอิเล็กทริกตรวจจับโฟตอนผ่านความร้อนที่เกิดขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวัสดุไพโรอิเล็กทริก
• เทอร์โมไพล์ตรวจจับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านความร้อน จากนั้นจึงสร้างแรงดันไฟฟ้าในเทอร์โมคัปเปิล
• เซลล์โกเลย์ตรวจจับโฟตอนโดยอาศัยความร้อนที่โฟตอนสร้างขึ้นในห้องที่บรรจุก๊าซ ทำให้ก๊าซขยายตัวและทำให้เยื่อหุ้มที่ยืดหยุ่นเสียรูป ซึ่งจะทำการวัดการเบี่ยงเบนของเยื่อหุ้มนั้น

• เซลล์รับแสงในเรตินาตรวจจับแสงผ่านกระบวนการทางเคมีที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยโฟตอนของโรดอปซิน เป็นต้น
• ตัวตรวจจับทางเคมี เช่นแผ่นฟิล์มถ่ายภาพซึ่ง โมเลกุล ของซิลเวอร์เฮไลด์จะถูกแยกออกเป็นอะตอมของโลหะเงินและอะตอมของฮาโลเจน น้ำยา现像ฟิล์มจะทำให้โมเลกุลที่อยู่ติดกันแยกออกในลักษณะเดียวกัน

• ปรากฏการณ์โฟโตเรฟรักทีฟถูกนำมาใช้ในการจัดเก็บข้อมูลแบบโฮโลแกรม
• โฟโตดีเทคเตอร์ที่ไวต่อการโพลาไรเซชันใช้ วัสดุ ที่ไม่เป็นไอโซโทรปิกทางแสง เพื่อตรวจจับโฟ ตอนของการโพลาไรเซชันเชิงเส้น ที่ต้องการ ^{[ 21 ]}

กราฟีน/ซิลิคอนชนิด n-type heterojunction ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าแสดงพฤติกรรมการแก้ไขที่แข็งแกร่งและการตอบสนองต่อแสงสูงกราฟีนถูกเชื่อมต่อกับจุดควอนตัมซิลิคอน (Si QDs) บนซิลิคอนแบบก้อนเพื่อสร้างโฟโตดีเทคเตอร์แบบไฮบริด Si QDs ทำให้ศักยภาพภายในของรอยต่อ Schottky กราฟีน/Si เพิ่มขึ้นในขณะที่ลดการสะท้อนแสงของโฟโตดีเทคเตอร์ ทั้งการมีส่วนร่วมทางไฟฟ้าและทางแสงของ Si QDs ทำให้โฟโตดีเทคเตอร์มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่า^{[ 22 ]}

อุปกรณ์ตรวจจับแสงเป็นส่วนสำคัญในหลายสาขา:

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค : เซ็นเซอร์ CCDและCMOSในกล้องถ่ายรูป อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบออปติคอล
• โทรคมนาคม : การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเพื่อการส่งข้อมูลความเร็วสูง
• งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ : สเปกโทรสโกปีการตรวจจับอนุภาค และดาราศาสตร์
• ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม : เครื่องสแกนบาร์โค้ด, ระบบควบคุมคุณภาพ
• อุปกรณ์ทางการแพทย์ : เครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือด , กล้องส่องตรวจภายใน
• การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม : เซ็นเซอร์คุณภาพอากาศและน้ำ สถานีตรวจวัดสภาพอากาศ

แอปพลิเคชันที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ได้แก่ ยานพาหนะอัตโนมัติและการคำนวณควอนตัม^{[ 23 ]}

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีโฟโตดีเทคเตอร์ ได้แก่:

• เซ็นเซอร์ความเร็วสูง : สำหรับการสื่อสารด้วยแสงที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
• อุปกรณ์ตรวจจับแสงควอนตัม : สำหรับการคำนวณควอนตัมและการเข้ารหัสลับ
• วัสดุใหม่ : ตัวตรวจจับอินทรีย์และเพอร์รอฟสไกต์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น
• การบูรณาการกับ AI : สำหรับการประมวลผลภาพขั้นสูงในระบบอัตโนมัติ

การวิจัยในอนาคตมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงความไว ลดสัญญาณรบกวน และขยายช่วงการตรวจจับความยาวคลื่น^{[ 24 ]}

• ระบบควบคุมแสงสว่าง
• รายการเซ็นเซอร์
• ออปโตอิเล็กทรอนิกส์
• เซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริก
• ภาวะไวต่อแสง
• วงจรรวมอ่านค่า
• โฟโตดีเทคเตอร์เสริมประสิทธิภาพด้วยโพรงเรโซแนนซ์
• การตรวจจับด้วยแสง

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์แสงในวิกิมีเดียคอมมอนส์