Un fotodiodo conduce en polarización inversa porque, bajo polarización inversa, es sensible a la luz. Cuando el fotodiodo se expone a la luz, los fotones generan pares de huecos de electrones en la región de agotamiento. Estos portadores de carga son rápidamente barridos a través de la unión por el campo eléctrico presente en la condición de polarización inversa, lo que da como resultado una fotocorriente que es proporcional a la intensidad de la luz incidente. En polarización directa, el campo eléctrico se reduce y el fotodiodo se vuelve menos sensible a la luz, lo que lo hace ineficaz para detectar señales luminosas.
El fotodiodo funciona con polarización inversa porque esta configuración mejora su capacidad para detectar luz. En polarización inversa, la región de agotamiento se amplía, proporcionando un volumen mayor donde la luz puede crear pares electrón-hueco. La polarización inversa también crea un fuerte campo eléctrico que separa rápidamente estos pares, generando una corriente medible que corresponde a la intensidad de la luz. La polarización directa reduce el ancho de la región de agotamiento y la intensidad del campo eléctrico, disminuyendo la sensibilidad del fotodiodo a la luz.
Los fotodiodos suelen tener polarización inversa porque esta condición de polarización maximiza su sensibilidad y tiempo de respuesta a la luz. En polarización inversa, el campo eléctrico a través de la región de agotamiento es fuerte, lo que facilita la rápida separación y recolección de portadores fotogenerados. Esto da como resultado una fotocorriente más alta y precisa, lo que hace que la polarización inversa sea el modo preferido para aplicaciones que requieren una detección de luz precisa y eficiente, como la comunicación y la detección óptica.
Un fotodiodo siempre tiene polarización inversa cuando se utiliza como fotodetector para garantizar que funcione con la máxima sensibilidad y velocidad. La polarización inversa crea una amplia región de agotamiento y un fuerte campo eléctrico, que son esenciales para la generación y recolección eficiente de portadores de carga producidos por fotones incidentes. Esto permite que el fotodiodo produzca una corriente que es directamente proporcional a la intensidad de la luz, lo que lo hace muy eficaz para convertir señales luminosas en señales eléctricas.
Es necesario operar un fotodiodo con polarización inversa para lograr un rendimiento óptimo en términos de sensibilidad y tiempo de respuesta. La condición de polarización inversa garantiza una amplia región de agotamiento y un fuerte campo eléctrico, que son críticos para la conversión eficiente de luz en corriente eléctrica. El circuito de polarización de un fotodiodo iluminado normalmente incluye una fuente de voltaje inverso conectada a través del diodo, con el ánodo conectado al terminal negativo y el cátodo al terminal positivo. Las curvas características de un fotodiodo bajo iluminación muestran un aumento lineal de la fotocorriente al aumentar la intensidad de la luz, lo que demuestra la relación directa entre la exposición a la luz y la producción eléctrica.