Un fotodiodo funciona utilizando el efecto fotoeléctrico para convertir fotones de luz en corriente eléctrica. Cuando una luz de suficiente energía (longitud de onda) incide en el material semiconductor del fotodiodo, genera pares electrón-hueco dentro de la región de agotamiento del diodo. Esta región se crea dopando el material semiconductor para formar una unión pn.
Los pares electrón-hueco creados por los fotones absorbidos son luego barridos por el campo eléctrico presente en la región de agotamiento, produciendo una fotocorriente que fluye a través de un circuito externo cuando el fotodiodo tiene polarización inversa. Esta corriente es directamente proporcional a la intensidad de la luz incidente, lo que permite que el fotodiodo detecte y mida los niveles de luz con precisión.
Un fotodiodo genera corriente mediante el proceso de absorción de fotones de energía luminosa.
Cuando los fotones chocan contra el material semiconductor del fotodiodo, excitan electrones de la banda de valencia hacia la banda de conducción, creando pares electrón-hueco. En un fotodiodo con polarización inversa, estos pares electrón-hueco están separados por el campo eléctrico interno de la región de agotamiento. Los electrones son barridos hacia el lado n y los huecos hacia el lado p, lo que da como resultado un flujo de corriente a través de un circuito externo conectado al fotodiodo.
Esta fotocorriente es directamente proporcional a la intensidad de la luz incidente y permite que el fotodiodo funcione como sensor o detector de luz.
Un fotodiodo detecta la luz convirtiendo fotones de energía luminosa en corriente eléctrica.
Cuando la luz incide sobre el fotodiodo, genera pares de huecos de electrones dentro de la región de agotamiento del material semiconductor. Este proceso ocurre debido al efecto fotoeléctrico, donde los fotones con suficiente energía excitan electrones de la banda de valencia a la banda de conducción. Los pares electrón-hueco resultantes contribuyen a una fotocorriente que fluye a través de un circuito externo conectado al fotodiodo.
Al medir la magnitud de esta fotocorriente, el fotodiodo puede detectar y cuantificar la intensidad de la luz incidente, lo que lo convierte en un componente vital en diversas aplicaciones de comunicación y detección óptica.
El principio de funcionamiento de un LED (diodo emisor de luz) y un fotodiodo difiere fundamentalmente en función de sus respectivas funciones en la emisión y detección de luz.
Un LED funciona convirtiendo energía eléctrica en energía luminosa mediante el proceso de electroluminiscencia. Cuando se polarizan directamente, los electrones y los huecos se recombinan dentro del material semiconductor del LED, emitiendo fotones de luz. Este proceso está impulsado por la banda prohibida de energía del material semiconductor utilizado en el LED. Por el contrario, un fotodiodo opera en polarización inversa para detectar luz. Convierte los fotones incidentes en corriente eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico, como se describió anteriormente.
Si bien ambos dispositivos utilizan materiales semiconductores, los LED están optimizados para una emisión de luz eficiente, mientras que los fotodiodos están optimizados para una detección de luz sensible.
Un fotodetector, que abarca dispositivos como fotodiodos y fototransistores, funciona convirtiendo la energía luminosa en una señal eléctrica. Los fotodetectores suelen funcionar según el principio de absorber fotones y generar una corriente o voltaje proporcional a la intensidad de la luz incidente.
En el caso de los fotodiodos, generan una fotocorriente cuando se exponen a la luz, que puede medirse y utilizarse para detectar la presencia o intensidad de la luz.
Los fotodetectores se utilizan ampliamente en aplicaciones como comunicación óptica, fotometría, espectroscopia e imágenes, donde la detección y medición precisas de señales de luz son fundamentales para la adquisición y el análisis de datos precisos.