Os fotodiodos vêm em vários tipos, cada um adequado para diferentes aplicações com base em sua estrutura e princípios operacionais. Uma classificação comum é baseada no material utilizado em sua construção, como os fotodiodos de silício (Si), que são amplamente utilizados devido ao seu custo-benefício e disponibilidade em diversos tamanhos e configurações. Os fotodiodos de silício são sensíveis à luz visível e infravermelha próxima e encontram aplicações em comunicação óptica, detecção de luz e sistemas de imagem.
Um fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte luz em corrente elétrica quando exposto a fótons. Ele opera com base no efeito fotovoltaico, onde os fótons absorvidos criam pares elétron-buraco dentro do material semicondutor, resultando em um fluxo de corrente proporcional à intensidade da luz incidente. Além do silício, outros materiais como arsenieto de gálio (GaAs) e arsenieto de índio e gálio (InGaAs) são usados para fazer fotodiodos sensíveis a comprimentos de onda específicos, incluindo fotodiodos infravermelhos (IR) usados em telecomunicações e aplicações de detecção.
Nas comunicações por fibra óptica, vários tipos de fotodiodos são usados dependendo do comprimento de onda dos sinais ópticos que precisam detectar. Por exemplo, os fotodiodos de silício são adequados para comprimentos de onda do visível e do infravermelho próximo, enquanto os fotodiodos InGaAs são usados para comprimentos de onda mais longos no espectro infravermelho. Esses fotodiodos são componentes cruciais em receptores de fibra óptica, convertendo sinais ópticos de volta em sinais elétricos para processamento e posterior transmissão em redes de comunicação.
Um fotodiodo é classificado como um tipo de sensor porque detecta luz ou radiação óptica e a converte em um sinal elétrico. Ao contrário dos sensores ópticos passivos que apenas transmitem ou refletem luz, um fotodiodo gera ativamente uma corrente elétrica proporcional à intensidade da luz incidente. Isso torna os fotodiodos valiosos em aplicações como medidores de luz, interruptores ópticos, leitores de código de barras e instrumentos biomédicos onde são necessárias detecção e medição precisas de luz.
Um fotodiodo PIN e um fotodiodo de avalanche (APD) são tipos especializados de fotodiodos projetados para características de desempenho específicas. Um fotodiodo PIN (onde PIN significa regiões tipo p, intrínsecas e tipo n) possui uma camada intrínseca entre regiões semicondutoras tipo p e tipo n. Oferece tempos de resposta mais rápidos e menor ruído em comparação com fotodiodos convencionais, tornando-o adequado para aplicações de alta velocidade, como comunicação óptica e fotometria. Em contraste, um fotodiodo de avalanche (APD) opera sob uma tensão de polarização reversa mais alta, causando ionização por impacto de portadores de carga no material semicondutor. Este efeito de multiplicação resulta em maior sensibilidade e menor desempenho de ruído, particularmente em condições de pouca luz ou em sistemas de comunicação óptica de longa distância, onde sinais fracos precisam de amplificação antes da detecção. Os APDs são, portanto, empregados em aplicações que exigem alta sensibilidade e recursos de contagem de fótons, como em astronomia, lidar (detecção e alcance de luz) e sistemas de comunicação óptica de alta velocidade.