Los fotodiodos están fuertemente dopados para mejorar su sensibilidad a la luz y mejorar su rendimiento como detectores de luz. El dopaje se refiere a la adición intencional de impurezas a un material semiconductor para alterar sus propiedades eléctricas. En el caso de los fotodiodos, normalmente están dopados para aumentar el número de portadores de carga (electrones y huecos) dentro del material semiconductor. Esta mayor concentración de portadores de carga permite que los fotodiodos generen una fotocorriente mayor cuando se exponen a la luz. Al dopar fuertemente el material semiconductor, los fotodiodos pueden lograr una mayor eficiencia cuántica, lo cual es crucial para convertir fotones (partículas de luz) en señales eléctricas de manera eficiente.
Los LED, o diodos emisores de luz, también son dispositivos semiconductores fuertemente dopados, pero con un propósito diferente al de los fotodiodos. Los LED están diseñados para emitir luz cuando la corriente fluye a través de ellos en una condición de polarización directa. Consisten en una unión p-n fuertemente dopada donde un lado (tipo p) y el otro (tipo n) tienen altas concentraciones de dopantes, ya sean aceptores (para el tipo p) o donantes (para el tipo n). Este fuerte dopaje garantiza que cuando se aplica un voltaje directo, una gran cantidad de portadores de carga se recombinan a través de la unión, liberando energía en forma de fotones (luz). Cuanto mayor es la concentración de dopaje, más eficiente se vuelve el LED a la hora de emitir luz en respuesta a la excitación eléctrica.
«Muy dopado» en el contexto de los semiconductores se refiere a la alta concentración de átomos de impureza añadidos intencionalmente a la red cristalina del semiconductor. Estas impurezas alteran significativamente la conductividad eléctrica y otras propiedades del semiconductor. Por ejemplo, en un semiconductor fuertemente dopado, hay más portadores de carga disponibles (ya sean electrones o huecos) para la conducción en comparación con semiconductores intrínsecos o ligeramente dopados. Esta característica es crucial para que varios dispositivos semiconductores funcionen según lo previsto, como en fotodiodos para detección de luz o LED para emisión de luz.
En los diodos, las impurezas están fuertemente dopadas tanto en las regiones de tipo p como de tipo n para crear un gradiente de concentración significativo de portadores de carga a través de la unión. Por ejemplo, en un diodo de silicio típico, la región tipo p está dopada con impurezas aceptoras (p. ej., boro), mientras que la región tipo n está dopada con impurezas donadoras (p. ej., fósforo). Este fuerte dopaje crea una fuerte región de agotamiento en la unión donde los electrones de la región de tipo n y los huecos de la región de tipo p se combinan, permitiendo que la corriente fluya en una dirección (sesgo directo) y bloqueándola en la dirección opuesta (sesgo inverso). . La concentración de estas impurezas se controla cuidadosamente durante la fabricación del semiconductor para garantizar que el diodo presente las características eléctricas deseadas, como la caída de tensión directa y la corriente de fuga inversa.