Los fotodiodos funcionan con polarización inversa porque esta configuración mejora su sensibilidad y respuesta a la luz. Cuando un fotodiodo tiene polarización inversa, se forma una región de agotamiento entre las capas semiconductoras de tipo p y tipo n. Los fotones incidentes generan pares de electrones-huecos dentro de esta región de agotamiento. El voltaje de polarización inversa crea un campo eléctrico que barre estos portadores de carga hacia los electrodos respectivos, lo que resulta en una fotocorriente proporcional a la intensidad de la luz incidente. Esta configuración también reduce la capacitancia de la unión, lo que permite tiempos de respuesta más rápidos al detectar variaciones de luz.
Un fotodiodo no funciona eficazmente con polarización directa porque la polarización directa tiende a permitir que la corriente fluya libremente a través del diodo sin una interacción significativa con la luz incidente. En polarización directa, el voltaje aplicado a través del fotodiodo reduce el tamaño de la región de agotamiento, lo que limita la capacidad del fotodiodo para convertir eficientemente fotones en corriente eléctrica. Por lo tanto, la polarización directa no es adecuada para aplicaciones que requieren detección o medición de luz precisa, donde la sensibilidad y el tiempo de respuesta del fotodiodo son cruciales.
Se utiliza preferentemente un fotodiodo con polarización inversa porque maximiza su respuesta a la luz incidente y mejora su sensibilidad. En polarización inversa, el campo eléctrico dentro de la región de agotamiento acelera los portadores de carga generados por los fotones hacia los electrodos, lo que da como resultado una fotocorriente mayor. Esta configuración garantiza que incluso la luz de baja intensidad pueda detectarse y medirse con precisión, lo que hace que la polarización inversa sea esencial para aplicaciones como comunicación óptica, detección y detección de luz.
Para operar un fotodiodo con polarización inversa, un circuito de polarización generalmente incluye una fuente de voltaje conectada en polaridad inversa al fotodiodo. El circuito garantiza un voltaje de polarización inversa constante a través del fotodiodo, optimizando su rendimiento en la detección de luz. Las curvas características de un fotodiodo iluminado representan la relación entre la fotocorriente generada y el voltaje de polarización inversa aplicado. Estas curvas ilustran la sensibilidad y linealidad del fotodiodo en respuesta a intensidades de luz variables bajo diferentes condiciones de polarización, lo que ayuda en su caracterización y selección para aplicaciones específicas.
Un diodo de polarización inversa se utiliza en diversas aplicaciones electrónicas por varias razones. Una ventaja principal es que la polarización inversa aumenta el ancho de la región de agotamiento dentro de la unión semiconductora, reduciendo la corriente de fuga a través del diodo. Esta característica hace que los diodos de polarización inversa sean adecuados para aplicaciones que requieren altos voltajes de ruptura y bajas corrientes de fuga, como en circuitos de regulación de voltaje, rectificación de señales y circuitos de protección. Además, la polarización inversa mejora la respuesta del diodo a estímulos externos, como la luz en el caso de los fotodiodos, lo que permite capacidades de detección y medición precisas, cruciales en tecnologías ópticas y de detección.
