Um festzustellen, ob eine Fotodiode funktioniert, können Sie einen einfachen Test mit einem Multimeter zur Messung von Widerstand oder Spannung durchführen. Stellen Sie zunächst sicher, dass die Fotodiode gemäß den Datenblattspezifikationen ordnungsgemäß in einen Stromkreis eingebunden ist und über die entsprechende Vorspannung verfügt (normalerweise eine Sperrvorspannung für die meisten Fotodioden). Decken Sie die Fotodiode ab, um jegliches Umgebungslicht zu blockieren. Richten Sie dann eine Lichtquelle (z. B. eine Taschenlampe) direkt auf den empfindlichen Bereich der Fotodiode. Wenn sich das Multimeter im Spannungsmodus befindet, sollten Sie eine Spannungsänderung an der Fotodiode beobachten. Wenn die Fotodiode ordnungsgemäß funktioniert, erzeugt sie eine Spannung proportional zur Intensität des auf sie fallenden Lichts. Ebenso sollten Sie im Widerstandsmodus eine Widerstandsänderung an der Fotodiode feststellen, wenn diese auf Licht reagiert.
Um zu überprüfen, ob eine Fotodiode ordnungsgemäß funktioniert, können Sie einen einfachen Schaltungsaufbau mit einem Netzteil, einem Widerstand und einem Voltmeter oder Oszilloskop verwenden. Schließen Sie die Fotodiode gemäß den Datenblattspezifikationen in Sperrrichtung an. Richten Sie bei eingeschaltetem Schaltkreis eine Lichtquelle (z. B. eine LED-Taschenlampe) direkt auf die Fotodiode. Messen Sie die an der Fotodiode ausgegebene Spannung oder den Strom mit dem Voltmeter oder beobachten Sie die Wellenform auf dem Oszilloskop. Eine funktionierende Fotodiode sollte als Reaktion auf das Licht eine messbare Spannungs- oder Stromänderung aufweisen, was darauf hinweist, dass sie Licht wie erwartet erkennt und in elektrische Signale umwandelt.
Um eine IR-Fotodiode (Infrarot) zu testen, können Sie ähnliche Verfahren wie für Fotodioden mit sichtbarem Licht anwenden. IR-Fotodioden reagieren empfindlich auf Infrarotlichtwellenlängen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, aber mit IR-empfindlichen Geräten oder durch Überprüfung ihrer Reaktion mit geeigneten Testgeräten erkannt werden können. Verwenden Sie eine IR-Lichtquelle, beispielsweise eine Infrarot-LED oder eine IR-Taschenlampe, um die Fotodiode zu beleuchten. Messen Sie die Spannung oder den Stromausgang, während das IR-Licht angewendet wird. Eine funktionierende IR-Fotodiode erzeugt eine Reaktion proportional zur Intensität des auf sie fallenden Infrarotlichts und zeigt so ihren Betriebsstatus an.
Wenn Licht auf eine Fotodiode trifft, erzeugt es Elektron-Loch-Paare im Halbleitermaterial der Fotodiode. Dieser Prozess findet statt, wenn Photonen (Lichtteilchen) mit ausreichender Energie auf den empfindlichen Bereich der Fotodiode treffen und Elektronen vom Valenzband in das Leitungsband befördern. Diese Elektron-Loch-Paare werden dann durch das in der Fotodiode aufgrund der Sperrvorspannung vorhandene elektrische Feld getrennt, wodurch ein Fotostrom entsteht, der durch den Schaltkreis fließt. Dadurch wird das einfallende Licht in elektrischen Strom umgewandelt, der gemessen oder in verschiedenen Anwendungen als Signal genutzt werden kann.
Das Funktionsprinzip einer Fotodiode basiert auf dem photovoltaischen Effekt, bei dem Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Wenn Photonen ausreichender Energie auf das Halbleitermaterial der Fotodiode treffen (typischerweise Silizium oder andere Materialien, die auf bestimmte Wellenlängen empfindlich reagieren), erzeugen sie Elektron-Loch-Paare. Diese Paare werden durch das interne elektrische Feld getrennt, das durch Anlegen einer Sperrspannung an die Fotodiode erzeugt wird. Der resultierende Stromfluss (Photostrom) ist proportional zur einfallenden Lichtintensität, sodass die Photodiode als Lichtdetektor oder Sensor fungieren kann. Diese Umwandlung von Licht in elektrischen Strom bildet die Grundlage für die Funktionsweise von Fotodioden in verschiedenen Anwendungen wie der optischen Kommunikation, Lichterfassung und Bildgebung.