Eine Fotodiode wird in Sperrrichtung betrieben, da diese Konfiguration ihre Lichtempfindlichkeit maximiert. Bei umgekehrter Vorspannung ist das elektrische Feld im Verarmungsbereich stark, was eine effiziente Trennung und Sammlung von Elektron-Loch-Paaren ermöglicht, die durch einfallende Lichtphotonen erzeugt werden. Dadurch entsteht ein Photostrom, der direkt proportional zur Lichtintensität ist und eine präzise und genaue Lichterkennung ermöglicht. Der breite Verarmungsbereich bei Sperrvorspannung verbessert auch die Fähigkeit der Fotodiode, geringe Lichtmengen zu erkennen, was sie für Anwendungen in der optischen Sensorik und Kommunikation äußerst effektiv macht.
Die Fotodiode arbeitet in Vorwärtsrichtung nicht effektiv, da in diesem Modus ihre primäre Funktion der Lichterkennung beeinträchtigt ist. Bei Vorwärtsspannung ist der Verarmungsbereich schmal und das elektrische Feld schwach, was zu einer ineffizienten Trennung der photogenerierten Elektron-Loch-Paare führt. Dies führt zu einem niedrigen und inkonsistenten Fotostrom, wodurch es für eine genaue Lichterkennung ungeeignet ist. Die Durchlassvorspannung erleichtert in erster Linie den Stromfluss aufgrund der angelegten Spannung und nicht die Erzeugung eines Fotostroms als Reaktion auf Licht.
Fotodioden werden vorzugsweise in Sperrrichtung betrieben, obwohl der Strom in Vorwärtsrichtung im Allgemeinen höher ist. Diese Bevorzugung ist auf die Art der Lichtdetektion zurückzuführen, die auf dem fotogenerierten Strom und nicht auf dem angelegten Vorstrom beruht. Bei Sperrvorspannung ist der Strom der Fotodiode hauptsächlich auf das einfallende Licht zurückzuführen, was ihn zu einem zuverlässigen Maß für die Lichtintensität macht. Der höhere Strom in Vorwärtsrichtung hat nichts mit der Lichterkennung zu tun und liefert keine nützlichen Informationen für Anwendungen, die eine präzise Messung der Lichtstärke erfordern.
Sperrvorspannungsdioden werden verwendet, um die Eigenschaften des Verarmungsbereichs und des bei Sperrvorspannung erzeugten elektrischen Feldes auszunutzen. Bei Fotodioden ist der Sperrvorspannungsbetrieb für eine effektive Lichterkennung unerlässlich. Andere Arten von Dioden, wie z. B. Zenerdioden, werden wegen ihrer Spannungsregulierungseigenschaften auch in Sperrrichtung verwendet. Bei Sperrvorspannung behält die Zenerdiode trotz Schwankungen der Eingangsspannung eine stabile Ausgangsspannung bei, sodass sie in Stromversorgungsschaltungen nützlich ist, um eine konstante Referenzspannung bereitzustellen.
Die Fotodiode ist ein Diodentyp, der im Sperrmodus betrieben wird. Dieser Betriebsmodus ist für seine Funktion als Lichtdetektor von entscheidender Bedeutung, da er die effiziente Erzeugung und Trennung photogenerierter Ladungsträger ermöglicht. Andere Dioden, wie z. B. Zener-Dioden, werden aufgrund ihrer Spannungsregelungsfähigkeiten häufig auch in Sperrrichtung verwendet. In jedem Fall ist der Sperrvorspannungsbetrieb auf die spezifische erforderliche Funktionalität zugeschnitten, sei es die Lichterkennung in Fotodioden oder die Spannungsstabilisierung in Zener-Dioden.