Os fotodiodos operam em polarização reversa porque esta configuração aumenta sua sensibilidade e resposta à luz. Quando um fotodiodo é polarizado reversamente, uma região de depleção se forma entre as camadas semicondutoras tipo p e tipo n. Os fótons incidentes geram pares elétron-buraco nesta região de depleção. A tensão de polarização reversa cria um campo elétrico que varre esses portadores de carga em direção aos respectivos eletrodos, resultando em uma fotocorrente proporcional à intensidade da luz incidente. Esta configuração também reduz a capacitância da junção, permitindo tempos de resposta mais rápidos na detecção de variações de luz.
Um fotodiodo não funciona efetivamente na polarização direta porque a polarização direta tende a permitir que a corrente flua livremente através do diodo sem interação significativa com a luz incidente. Na polarização direta, a tensão aplicada através do fotodiodo reduz o tamanho da região de depleção, limitando a capacidade do fotodiodo de converter eficientemente fótons em corrente elétrica. Portanto, a polarização direta não é adequada para aplicações que exigem detecção ou medição precisa de luz, onde a sensibilidade e o tempo de resposta do fotodiodo são cruciais.
Um fotodiodo é preferencialmente usado em polarização reversa porque maximiza sua resposta à luz incidente e aumenta sua sensibilidade. Na polarização reversa, o campo elétrico dentro da região de depleção acelera os portadores de carga gerados pelos fótons em direção aos eletrodos, resultando em uma fotocorrente maior. Essa configuração garante que mesmo a luz de baixa intensidade possa ser detectada e medida com precisão, tornando a polarização reversa essencial para aplicações como comunicação óptica, detecção de luz e detecção.
Para operar um fotodiodo com polarização reversa, um circuito de polarização normalmente inclui uma fonte de tensão conectada em polaridade reversa ao fotodiodo. O circuito garante uma tensão de polarização reversa constante no fotodiodo, otimizando seu desempenho na detecção de luz. As curvas características de um fotodiodo iluminado representam a relação entre a fotocorrente gerada e a tensão de polarização reversa aplicada. Essas curvas ilustram a sensibilidade e linearidade do fotodiodo em resposta a intensidades variadas de luz sob diferentes condições de polarização, auxiliando na sua caracterização e seleção para aplicações específicas.
Um diodo de polarização reversa é usado em várias aplicações eletrônicas por vários motivos. Uma vantagem principal é que a polarização reversa aumenta a largura da região de depleção dentro da junção semicondutora, reduzindo a corrente de fuga através do diodo. Esta característica torna os diodos de polarização reversa adequados para aplicações que exigem altas tensões de ruptura e baixas correntes de fuga, como em circuitos de regulação de tensão, retificação de sinal e circuitos de proteção. Além disso, a polarização reversa melhora a resposta do diodo a estímulos externos, como a luz no caso dos fotodiodos, permitindo capacidades precisas de detecção e medição cruciais em tecnologias ópticas e de detecção.
