Um fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte luz em corrente elétrica. Ele opera no modo de polarização reversa, onde quando os fótons de luz atingem o diodo, eles geram pares elétron-buraco na região de depleção do semicondutor. Isso cria um fluxo de corrente proporcional à intensidade da luz incidente. Os fotodiodos são amplamente utilizados em aplicações como comunicação óptica, detecção de luz, fotometria e geração de imagens, onde sua sensibilidade à luz permite detecção e medição precisas.
Um fotodiodo é projetado especificamente para detectar e responder a fótons de luz. Ele difere de um diodo normal porque é otimizado para absorção de luz em vez de retificação de corrente. Quando fótons com energia suficiente atingem o material semicondutor do fotodiodo, eles criam pares elétron-buraco que contribuem para o fluxo de corrente elétrica. Este processo permite que os fotodiodos convertam sinais ópticos em sinais elétricos, tornando-os componentes essenciais em sistemas de detecção de luz e comunicação óptica.
O princípio de um fotodiodo é baseado no efeito fotoelétrico, onde fótons incidentes com energia suficiente excitam elétrons da banda de valência para a banda de condução do material semicondutor. Isso gera pares elétron-buraco dentro da região de depleção do fotodiodo, resultando em um fluxo de corrente quando o diodo é polarizado reversamente. A quantidade de corrente produzida é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente, permitindo que os fotodiodos detectem e quantifiquem com precisão os níveis de luz em diversas aplicações.
A principal diferença entre um diodo normal e um fotodiodo está nas funções pretendidas e nos princípios operacionais. Um diodo normal, como um diodo de silício ou germânio, é usado principalmente para retificar corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) e bloquear o fluxo de corrente na direção reversa quando polarizado diretamente. Em contraste, um fotodiodo é projetado especificamente para responder aos fótons de luz, convertendo energia óptica em corrente elétrica. Os fotodiodos são construídos com materiais e perfis de dopagem otimizados para sensibilidade à luz, enquanto os diodos normais são otimizados para retificação eletrônica e aplicações de comutação.
Um diodo emissor de luz (LED) e um fotodiodo são dispositivos semicondutores com funções e princípios de operação distintos. Um LED emite luz quando polarizado diretamente, convertendo energia elétrica em fótons. Em contraste, um fotodiodo detecta luz e converte fótons em corrente elétrica quando polarizado reversamente. Embora ambos os dispositivos sejam feitos de materiais semicondutores semelhantes, suas construções e perfis de dopagem são otimizados de forma diferente: os LEDs são projetados para otimizar a eficiência de emissão de luz, enquanto os fotodiodos são otimizados para sensibilidade de detecção de luz. Essas diferenças tornam os LEDs adequados para displays, indicadores e aplicações de iluminação, enquanto os fotodiodos são essenciais para detecção de luz, comunicação óptica e aplicações de imagem onde a detecção precisa de luz é crítica.