Fotodioda przewodzi z polaryzacją odwrotną, ponieważ przy polaryzacji odwrotnej jest wrażliwa na światło. Kiedy fotodioda jest wystawiona na działanie światła, fotony generują pary elektron-dziura w obszarze wyczerpania. Te nośniki ładunku są szybko omiatane przez złącze przez pole elektryczne obecne w stanie polaryzacji zaporowej, co skutkuje powstaniem fotoprądu proporcjonalnego do intensywności padającego światła. W przypadku polaryzacji do przodu pole elektryczne jest zmniejszone, a fotodioda staje się mniej wrażliwa na światło, co czyni ją nieskuteczną w wykrywaniu sygnałów świetlnych.
Fotodioda działa z polaryzacją odwrotną, ponieważ taka konfiguracja zwiększa jej zdolność do wykrywania światła. Przy odwrotnym odchyleniu obszar zubożenia rozszerza się, zapewniając większą objętość, w której światło może tworzyć pary elektron-dziura. Odwrotne polaryzacja wytwarza również silne pole elektryczne, które szybko oddziela te pary, generując mierzalny prąd odpowiadający intensywności światła. Odchylenie w kierunku przewodzenia zmniejsza szerokość obszaru zubożenia i siłę pola elektrycznego, zmniejszając wrażliwość fotodiody na światło.
Fotodiody są zazwyczaj spolaryzowane zaporowo, ponieważ ten warunek polaryzacji maksymalizuje ich czułość i czas reakcji na światło. Przy polaryzacji odwrotnej pole elektryczne w obszarze zubożenia jest silne, co ułatwia szybką separację i gromadzenie fotogenerowanych nośników. Powoduje to wyższy i dokładniejszy fotoprąd, co sprawia, że polaryzacja odwrotna jest preferowanym trybem w zastosowaniach wymagających precyzyjnej i wydajnej detekcji światła, takich jak komunikacja i wykrywanie optyczne.
Fotodioda jest niezmiennie spolaryzowana odwrotnie, gdy jest używana jako fotodetektor, aby zapewnić jej działanie z maksymalną czułością i szybkością. Odwrotne odchylenie tworzy szeroki obszar zubożenia i silne pole elektryczne, które są niezbędne do wydajnego wytwarzania i gromadzenia nośników ładunku wytwarzanych przez padające fotony. Umożliwia to fotodiodzie wytwarzanie prądu wprost proporcjonalnego do natężenia światła, co czyni ją wysoce efektywną w przetwarzaniu sygnałów świetlnych na sygnały elektryczne.
Aby uzyskać optymalną wydajność pod względem czułości i czasu reakcji, konieczne jest działanie fotodiody przy polaryzacji zaporowej. Warunek odwrotnego polaryzacji zapewnia szeroki obszar zubożenia i silne pole elektryczne, które są krytyczne dla wydajnej konwersji światła na prąd elektryczny. Obwód polaryzujący oświetlonej fotodiody zazwyczaj zawiera źródło napięcia wstecznego podłączone do diody, z anodą podłączoną do bieguna ujemnego i katodą do bieguna dodatniego. Krzywe charakterystyczne fotodiody pod oświetleniem pokazują liniowy wzrost fotoprądu wraz ze wzrostem natężenia światła, co pokazuje bezpośredni związek między ekspozycją na światło a mocą elektryczną.