Un fotodiodo detecta la luz basándose en el principio de convertir fotones (partículas de luz) en corriente eléctrica. Cuando fotones de suficiente energía chocan contra el material semiconductor del fotodiodo, generan pares electrón-hueco dentro de la región de agotamiento del dispositivo. Este proceso ocurre porque la energía de los fotones entrantes es suficiente para romper los enlaces covalentes dentro de la red del semiconductor, creando electrones y huecos libres.
El campo eléctrico dentro de la región de agotamiento separa estos portadores de carga, lo que da como resultado una fotocorriente que es proporcional a la intensidad de la luz incidente. Esta fotocorriente se puede amplificar y procesar para detectar la presencia, intensidad y características de la luz incidente.
Los fotodiodos están diseñados específicamente para detectar luz optimizando su estructura y material semiconductor.
Por lo general, constan de una unión p-n o una unión PIN (tipo p, intrínseca, tipo n) donde la región intrínseca permite una absorción eficiente de fotones. La composición del material se elige en función de la longitud de onda de la luz que se va a detectar, lo que garantiza una alta eficiencia cuántica: la proporción de fotones convertidos en pares electrón-hueco. El fotodiodo suele estar alojado en un paquete que minimiza la interferencia externa y mejora la sensibilidad a la luz.
En algunos casos, se aplican revestimientos antirreflectantes para maximizar la absorción de luz y mejorar el rendimiento en rangos de longitud de onda específicos.
El principio de un detector de fotodiodos gira en torno a su capacidad para convertir la luz incidente en una señal eléctrica.
Cuando los fotones inciden en el área activa del fotodiodo, generan pares de huecos de electrones dentro del material semiconductor. El campo eléctrico incorporado debido al voltaje de polarización inversa aplicado a través del fotodiodo acelera estos portadores de carga hacia los respectivos electrodos, creando una fotocorriente.
Esta corriente es directamente proporcional a la intensidad de la luz incidente, lo que permite que el fotodiodo funcione como un detector sensible de diversas señales ópticas.
Un fotodiodo detecta señales ópticas convirtiendo fotones de luz en corriente eléctrica.
En los sistemas de comunicación óptica, por ejemplo, las señales ópticas que transportan datos son recibidas por un fotodiodo. La luz incidente modula la fotocorriente de acuerdo con la señal transmitida.
La capacidad del fotodiodo para responder rápidamente a los cambios en la intensidad de la luz le permite detectar y demodular con precisión señales ópticas, convirtiéndolas en señales eléctricas que pueden procesarse y transmitirse posteriormente a través de circuitos electrónicos.
Los fotodiodos miden la intensidad de la luz cuantificando la fotocorriente generada en respuesta a la luz incidente. La intensidad de la fotocorriente es directamente proporcional a la intensidad de la luz incidente.
Normalmente, el fotodiodo está conectado a un circuito convertidor de corriente a voltaje o a un amplificador de transimpedancia que convierte la fotocorriente en una señal de voltaje medible.
Al calibrar la relación entre la fotocorriente y la intensidad de la luz incidente, los fotodiodos pueden medir y cuantificar con precisión los niveles de luz en una amplia gama de aplicaciones, incluidas fotometría, espectroscopia y detección óptica.