I fotodiodi funzionano con polarizzazione inversa perché questa configurazione migliora la loro sensibilità e risposta alla luce. Quando un fotodiodo è polarizzato inversamente, si forma una regione di svuotamento tra gli strati semiconduttori di tipo p e di tipo n. I fotoni incidenti generano coppie elettrone-lacuna all’interno di questa regione di svuotamento. La tensione di polarizzazione inversa crea un campo elettrico che trascina questi portatori di carica verso i rispettivi elettrodi, risultando in una fotocorrente proporzionale all’intensità della luce incidente. Questa configurazione riduce anche la capacità di giunzione, consentendo tempi di risposta più rapidi nel rilevamento delle variazioni di luce.
Un fotodiodo non funziona in modo efficace con polarizzazione diretta perché la polarizzazione diretta tende a consentire alla corrente di fluire liberamente attraverso il diodo senza un’interazione significativa con la luce incidente. Nella polarizzazione diretta, la tensione applicata ai capi del fotodiodo riduce la dimensione della regione di svuotamento, limitando la capacità del fotodiodo di convertire in modo efficiente i fotoni in corrente elettrica. Pertanto, la polarizzazione diretta non è adatta per applicazioni che richiedono un rilevamento o una misurazione precisa della luce, dove la sensibilità e il tempo di risposta del fotodiodo sono cruciali.
Un fotodiodo viene utilizzato preferibilmente con polarizzazione inversa perché massimizza la sua risposta alla luce incidente e ne migliora la sensibilità. Nella polarizzazione inversa, il campo elettrico all’interno della regione di svuotamento accelera i portatori di carica generati dai fotoni verso gli elettrodi, producendo una fotocorrente più grande. Questa configurazione garantisce che anche la luce a bassa intensità possa essere rilevata e misurata con precisione, rendendo la polarizzazione inversa essenziale per applicazioni quali comunicazione ottica, rilevamento della luce e rilevamento.
Per far funzionare un fotodiodo con polarizzazione inversa, un circuito di polarizzazione include tipicamente una sorgente di tensione collegata con polarità inversa al fotodiodo. Il circuito garantisce una tensione di polarizzazione inversa costante attraverso il fotodiodo, ottimizzandone le prestazioni nel rilevamento della luce. Le curve caratteristiche di un fotodiodo illuminato rappresentano la relazione tra la fotocorrente generata e la tensione di polarizzazione inversa applicata. Queste curve illustrano la sensibilità e la linearità del fotodiodo in risposta a diverse intensità di luce in diverse condizioni di polarizzazione, aiutandone la caratterizzazione e la selezione per applicazioni specifiche.
Un diodo a polarizzazione inversa viene utilizzato in varie applicazioni elettroniche per diversi motivi. Uno dei vantaggi principali è che la polarizzazione inversa aumenta l’ampiezza della regione di svuotamento all’interno della giunzione del semiconduttore, riducendo la corrente di dispersione attraverso il diodo. Questa caratteristica rende i diodi a polarizzazione inversa adatti per applicazioni che richiedono elevate tensioni di rottura e basse correnti di dispersione, come nei circuiti di regolazione della tensione, raddrizzamento del segnale e circuiti di protezione. Inoltre, la polarizzazione inversa migliora la risposta del diodo agli stimoli esterni, come la luce nel caso dei fotodiodi, consentendo capacità di rilevamento e misurazione precise cruciali nelle tecnologie ottiche e di rilevamento.
