Une photodiode conduit en polarisation inverse car, en polarisation inverse, elle est sensible à la lumière. Lorsque la photodiode est exposée à la lumière, les photons génèrent des paires électron-trou dans la région d’appauvrissement. Ces porteurs de charge sont rapidement balayés à travers la jonction par le champ électrique présent dans la condition de polarisation inverse, ce qui entraîne un photocourant proportionnel à l’intensité de la lumière incidente. En polarisation directe, le champ électrique est réduit et la photodiode devient moins sensible à la lumière, ce qui la rend inefficace pour détecter les signaux lumineux.
La photodiode fonctionne en polarisation inverse car cette configuration améliore sa capacité à détecter la lumière. En polarisation inverse, la région d’appauvrissement s’élargit, offrant un volume plus grand où la lumière peut créer des paires électron-trou. La polarisation inverse crée également un champ électrique puissant qui sépare rapidement ces paires, générant un courant mesurable correspondant à l’intensité de la lumière. La polarisation directe réduit la largeur de la région d’appauvrissement et l’intensité du champ électrique, diminuant ainsi la sensibilité de la photodiode à la lumière.
Les photodiodes sont généralement polarisées en inverse car cette condition de polarisation maximise leur sensibilité et leur temps de réponse à la lumière. En polarisation inverse, le champ électrique traversant la région d’appauvrissement est fort, facilitant la séparation et la collecte rapides des porteurs photogénérés. Il en résulte un photocourant plus élevé et plus précis, faisant de la polarisation inverse le mode préféré pour les applications nécessitant une détection précise et efficace de la lumière, comme dans la communication et la détection optiques.
Une photodiode est invariablement polarisée en inverse lorsqu’elle est utilisée comme photodétecteur pour garantir qu’elle fonctionne avec une sensibilité et une vitesse maximales. La polarisation inverse crée une large région d’appauvrissement et un champ électrique puissant, essentiels à la génération et à la collecte efficaces des porteurs de charge produits par les photons incidents. Cela permet à la photodiode de produire un courant directement proportionnel à l’intensité lumineuse, ce qui la rend très efficace pour convertir les signaux lumineux en signaux électriques.
Faire fonctionner une photodiode en polarisation inverse est nécessaire pour obtenir des performances optimales en termes de sensibilité et de temps de réponse. La condition de polarisation inverse garantit une large région d’appauvrissement et un champ électrique puissant, essentiels à la conversion efficace de la lumière en courant électrique. Le circuit de polarisation d’une photodiode éclairée comprend généralement une source de tension inverse connectée aux bornes de la diode, l’anode étant connectée à la borne négative et la cathode à la borne positive. Les courbes caractéristiques d’une photodiode sous éclairage montrent une augmentation linéaire du photocourant avec l’augmentation de l’intensité lumineuse, démontrant la relation directe entre l’exposition à la lumière et la puissance électrique.