Un fotodiodo funziona con polarizzazione inversa perché questa configurazione massimizza la sua sensibilità alla luce. Nella polarizzazione inversa, il campo elettrico attraverso la regione di svuotamento è forte, consentendo un’efficiente separazione e raccolta di coppie elettrone-lacuna generate dai fotoni di luce incidente. Ciò si traduce in una fotocorrente direttamente proporzionale all’intensità della luce, consentendo un rilevamento della luce preciso e accurato. L’ampia regione di svuotamento nella polarizzazione inversa migliora inoltre la capacità del fotodiodo di rilevare bassi livelli di luce, rendendolo altamente efficace per applicazioni nel rilevamento e nella comunicazione ottica.
Il fotodiodo non funziona in modo efficace con polarizzazione diretta perché, in questa modalità, la sua funzione primaria di rilevamento della luce è compromessa. Nella polarizzazione diretta, la regione di svuotamento è stretta e il campo elettrico è debole, il che porta a una separazione inefficiente delle coppie elettrone-lacuna fotogenerate. Ciò si traduce in una fotocorrente bassa e incoerente, che la rende inadatta per un rilevamento accurato della luce. La polarizzazione diretta facilita principalmente il flusso di corrente dovuto alla tensione applicata piuttosto che la generazione di una fotocorrente in risposta alla luce.
I fotodiodi vengono preferibilmente fatti funzionare con polarizzazione inversa nonostante il fatto che la corrente in polarizzazione diretta sia generalmente più elevata. Questa preferenza è dovuta alla natura del rilevamento della luce, che si basa sulla corrente fotogenerata anziché sulla corrente di polarizzazione applicata. Nella polarizzazione inversa, la corrente del fotodiodo è dovuta principalmente alla luce incidente, rendendolo una misura affidabile dell’intensità della luce. La corrente più elevata nella polarizzazione diretta non è correlata al rilevamento della luce e non fornisce informazioni utili per applicazioni che richiedono una misurazione precisa dei livelli di luce.
I diodi di polarizzazione inversa vengono utilizzati per sfruttare le proprietà della regione di svuotamento e del campo elettrico creato nella polarizzazione inversa. Nei fotodiodi, il funzionamento con polarizzazione inversa è essenziale per un rilevamento efficace della luce. Altri tipi di diodi, come i diodi Zener, vengono utilizzati anche nella polarizzazione inversa per le loro proprietà di regolazione della tensione. Nella polarizzazione inversa, il diodo Zener mantiene una tensione di uscita stabile nonostante le variazioni della tensione di ingresso, rendendolo utile nei circuiti di alimentazione per fornire una tensione di riferimento costante.
Il fotodiodo è un tipo di diodo che funziona in modalità di polarizzazione inversa. Questa modalità operativa è fondamentale per la sua funzione di rilevatore di luce, poiché consente la generazione e la separazione efficiente dei portatori di carica fotogenerati. Anche altri diodi, come i diodi Zener, sono comunemente usati nella polarizzazione inversa per le loro capacità di regolazione della tensione. In ciascun caso, l’operazione di polarizzazione inversa è adattata alla funzionalità specifica richiesta, che si tratti del rilevamento della luce nei fotodiodi o della stabilizzazione della tensione nei diodi Zener.