Un fotodiodo funziona utilizzando l’effetto fotoelettrico per convertire i fotoni luminosi in corrente elettrica. Quando la luce di sufficiente energia (lunghezza d’onda) colpisce il materiale semiconduttore del fotodiodo, genera coppie elettrone-lacuna all’interno della regione di svuotamento del diodo. Questa regione viene creata drogando il materiale semiconduttore per formare una giunzione pn. Le coppie elettrone-lacuna create dai fotoni assorbiti vengono poi spazzate via dal campo elettrico presente nella regione di svuotamento, producendo una fotocorrente che scorre attraverso un circuito esterno quando il fotodiodo è polarizzato inversamente. Questa corrente è direttamente proporzionale all’intensità della luce incidente, consentendo al fotodiodo di rilevare e misurare accuratamente i livelli di luce.
Un fotodiodo genera corrente attraverso il processo di assorbimento dei fotoni dell’energia luminosa. Quando i fotoni colpiscono il materiale semiconduttore del fotodiodo, eccitano gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione, creando coppie elettrone-lacuna. In un fotodiodo polarizzato inversamente, queste coppie elettrone-lacuna sono separate dal campo elettrico interno della regione di svuotamento. Gli elettroni vengono trascinati verso il lato n e le lacune verso il lato p, determinando un flusso di corrente attraverso un circuito esterno collegato al fotodiodo. Questa fotocorrente è direttamente proporzionale all’intensità della luce incidente e consente al fotodiodo di funzionare come sensore o rilevatore di luce.
Un fotodiodo rileva la luce convertendo i fotoni dell’energia luminosa in corrente elettrica. Quando la luce colpisce il fotodiodo, genera coppie elettrone-lacuna all’interno della regione di svuotamento del materiale semiconduttore. Questo processo avviene a causa dell’effetto fotoelettrico, dove i fotoni con sufficiente energia eccitano gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione. Le coppie elettrone-lacuna risultanti contribuiscono a una fotocorrente che scorre attraverso un circuito esterno collegato al fotodiodo. Misurando l’entità di questa fotocorrente, il fotodiodo può rilevare e quantificare l’intensità della luce incidente, rendendolo un componente vitale in varie applicazioni di rilevamento e comunicazione ottica.
Il principio di funzionamento di un LED (diodo emettitore di luce) e di un fotodiodo differisce fondamentalmente in base al loro rispettivo ruolo nell’emissione e nel rilevamento della luce. Un LED funziona convertendo l’energia elettrica in energia luminosa attraverso il processo di elettroluminescenza. Quando polarizzati direttamente, gli elettroni e le lacune si ricombinano all’interno del materiale semiconduttore del LED, emettendo fotoni di luce. Questo processo è guidato dalla banda proibita di energia del materiale semiconduttore utilizzato nel LED. Al contrario, un fotodiodo funziona con polarizzazione inversa per rilevare la luce. Converte i fotoni incidenti in corrente elettrica attraverso l’effetto fotoelettrico, come descritto in precedenza. Sebbene entrambi i dispositivi utilizzino materiali semiconduttori, i LED sono ottimizzati per un’emissione luminosa efficiente, mentre i fotodiodi sono ottimizzati per il rilevamento sensibile della luce.
Un fotorilevatore, che comprende dispositivi come fotodiodi e fototransistor, funziona convertendo l’energia luminosa in un segnale elettrico. I fotorilevatori funzionano tipicamente in base al principio di assorbimento dei fotoni e di generazione di una corrente o tensione proporzionale all’intensità della luce incidente. Nel caso dei fotodiodi, quando esposti alla luce generano una fotocorrente che può essere misurata e utilizzata per rilevare la presenza o l’intensità della luce. I fotorilevatori sono ampiamente utilizzati in applicazioni quali comunicazione ottica, fotometria, spettroscopia e imaging, dove il rilevamento e la misurazione precisi dei segnali luminosi sono fondamentali per un’acquisizione e un’analisi accurata dei dati.