Los fotodiodos vienen en varios tipos, cada uno adecuado para diferentes aplicaciones según su estructura y principios operativos. Una clasificación común se basa en el material utilizado en su construcción, como los fotodiodos de silicio (Si), que se utilizan ampliamente debido a su rentabilidad y disponibilidad en varios tamaños y configuraciones. Los fotodiodos de silicio son sensibles a la luz visible y del infrarrojo cercano y encuentran aplicaciones en comunicaciones ópticas, detección de luz y sistemas de imágenes.
Un fotodiodo es un dispositivo semiconductor que convierte la luz en corriente eléctrica cuando se expone a fotones. Funciona basándose en el efecto fotovoltaico, donde los fotones absorbidos crean pares de huecos de electrones dentro del material semiconductor, lo que da como resultado un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la luz incidente. Además del silicio, otros materiales como el arseniuro de galio (GaAs) y el arseniuro de indio y galio (InGaAs) se utilizan para fabricar fotodiodos que son sensibles a longitudes de onda específicas, incluidos los fotodiodos infrarrojos (IR) utilizados en aplicaciones de detección y telecomunicaciones.
En las comunicaciones por fibra óptica se utilizan varios tipos de fotodiodos dependiendo de la longitud de onda de las señales ópticas que necesitan detectar. Por ejemplo, los fotodiodos de silicio son adecuados para longitudes de onda visibles y del infrarrojo cercano, mientras que los fotodiodos de InGaAs se utilizan para longitudes de onda más largas en el espectro infrarrojo. Estos fotodiodos son componentes cruciales en los receptores de fibra óptica, ya que convierten señales ópticas nuevamente en señales eléctricas para su procesamiento y transmisión posterior en redes de comunicación.
Un fotodiodo se clasifica como un tipo de sensor porque detecta luz o radiación óptica y la convierte en una señal eléctrica. A diferencia de los sensores ópticos pasivos que simplemente transmiten o reflejan luz, un fotodiodo genera activamente una corriente eléctrica proporcional a la intensidad de la luz incidente. Esto hace que los fotodiodos sean valiosos en aplicaciones como fotómetros, interruptores ópticos, lectores de códigos de barras e instrumentos biomédicos donde es necesaria una detección y medición precisa de la luz.
Un fotodiodo PIN y un fotodiodo de avalancha (APD) son tipos especializados de fotodiodos diseñados para características de rendimiento específicas. Un fotodiodo PIN (donde PIN significa regiones tipo p, intrínsecas y tipo n) tiene una capa intrínseca entre las regiones semiconductoras tipo p y tipo n. Ofrece tiempos de respuesta más rápidos y menor ruido en comparación con los fotodiodos convencionales, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta velocidad como comunicación óptica y fotometría. Por el contrario, un fotodiodo de avalancha (APD) opera bajo un voltaje de polarización inversa más alto, lo que provoca la ionización por impacto de los portadores de carga en el material semiconductor. Este efecto de multiplicación da como resultado una mayor sensibilidad y un menor rendimiento de ruido, particularmente en condiciones de poca luz o sistemas de comunicación óptica de larga distancia donde las señales débiles necesitan amplificación antes de su detección. Por lo tanto, los APD se emplean en aplicaciones que requieren alta sensibilidad y capacidades de conteo de fotones, como en astronomía, lidar (detección y alcance de luz) y sistemas de comunicación óptica de alta velocidad.
