Fotodioda to urządzenie półprzewodnikowe, które przekształca światło w prąd elektryczny. Działa w trybie polaryzacji odwrotnej, w którym fotony światła uderzające w diodę generują pary elektron-dziura w obszarze zubożenia półprzewodnika. W ten sposób powstaje przepływ prądu proporcjonalny do intensywności padającego światła. Fotodiody są szeroko stosowane w zastosowaniach takich jak komunikacja optyczna, wykrywanie światła, fotometria i obrazowanie, gdzie ich czułość na światło pozwala na precyzyjne wykrywanie i pomiary.
Fotodioda jest specjalnie zaprojektowana do wykrywania fotonów światła i reagowania na nie. Różni się od zwykłej diody tym, że jest zoptymalizowana pod kątem absorpcji światła, a nie prostowania prądu. Kiedy fotony o wystarczającej energii uderzają w materiał półprzewodnikowy fotodiody, tworzą pary elektron-dziura, które przyczyniają się do przepływu prądu elektrycznego. Proces ten umożliwia fotodiodom przekształcanie sygnałów optycznych w sygnały elektryczne, co czyni je niezbędnymi elementami systemów wykrywania światła i komunikacji optycznej.
Zasada działania fotodiody opiera się na efekcie fotoelektrycznym, podczas którego padające fotony o wystarczającej energii wzbudzają elektrony z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa materiału półprzewodnikowego. Generuje to pary elektron-dziura w obszarze zubożenia fotodiody, co skutkuje przepływem prądu, gdy dioda jest spolaryzowana zaporowo. Ilość wytwarzanego prądu jest wprost proporcjonalna do intensywności padającego światła, co umożliwia fotodiodom dokładne wykrywanie i określanie ilościowe poziomu światła w różnych zastosowaniach.
Podstawowa różnica między zwykłą diodą a fotodiodą polega na ich zamierzonych funkcjach i zasadach działania. Zwykła dioda, taka jak dioda krzemowa lub germanowa, służy głównie do prostowania prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC) i blokowania przepływu prądu w odwrotnym kierunku przy polaryzacji w kierunku przewodzenia. Natomiast fotodioda jest specjalnie zaprojektowana do reagowania na fotony światła poprzez przekształcanie energii optycznej w prąd elektryczny. Fotodiody są zbudowane z materiałów i profili domieszkujących zoptymalizowanych pod kątem wrażliwości na światło, podczas gdy zwykłe diody są zoptymalizowane pod kątem zastosowań w prostowaniu elektronicznym i przełączaniu.
Dioda elektroluminescencyjna (LED) i fotodioda są urządzeniami półprzewodnikowymi o różnych funkcjach i zasadach działania. Dioda LED emituje światło, gdy jest przesunięta w przód, przekształcając energię elektryczną w fotony. Natomiast fotodioda wykrywa światło i przekształca fotony w prąd elektryczny, gdy jest spolaryzowany zaporowo. Chociaż oba urządzenia są wykonane z podobnych materiałów półprzewodnikowych, ich konstrukcje i profile domieszkowania są zoptymalizowane w różny sposób: diody LED zaprojektowano tak, aby optymalizować wydajność emisji światła, natomiast fotodiody zoptymalizowano pod kątem czułości wykrywania światła. Te różnice sprawiają, że diody LED nadają się do wyświetlaczy, wskaźników i zastosowań oświetleniowych, podczas gdy fotodiody są niezbędne do wykrywania światła, komunikacji optycznej i zastosowań związanych z obrazowaniem, gdzie dokładne wykrywanie światła ma kluczowe znaczenie.