Les photodiodes fonctionnent en polarisation inverse car cette configuration améliore leur sensibilité et leur réponse à la lumière. Lorsqu’une photodiode est polarisée en inverse, une région d’appauvrissement se forme entre les couches semi-conductrices de type p et de type n. Les photons incidents génèrent des paires électron-trou dans cette région d’appauvrissement. La tension de polarisation inverse crée un champ électrique qui balaie ces porteurs de charge vers les électrodes respectives, entraînant un photocourant proportionnel à l’intensité lumineuse incidente. Cette configuration réduit également la capacité de jonction, permettant des temps de réponse plus rapides dans la détection des variations de lumière.
Une photodiode ne fonctionne pas efficacement en polarisation directe car la polarisation directe a tendance à permettre au courant de circuler librement à travers la diode sans interaction significative avec la lumière incidente. En polarisation directe, la tension appliquée aux bornes de la photodiode réduit la taille de la région d’appauvrissement, limitant la capacité de la photodiode à convertir efficacement les photons en courant électrique. Par conséquent, la polarisation directe ne convient pas aux applications nécessitant une détection ou une mesure précise de la lumière, dans lesquelles la sensibilité et le temps de réponse de la photodiode sont cruciaux.
Une photodiode est utilisée de préférence en polarisation inverse car elle maximise sa réponse à la lumière incidente et améliore sa sensibilité. En polarisation inverse, le champ électrique dans la région d’appauvrissement accélère les porteurs de charge générés par les photons vers les électrodes, ce qui entraîne un photocourant plus important. Cette configuration garantit que même la lumière de faible intensité peut être détectée et mesurée avec précision, ce qui rend la polarisation inverse essentielle pour des applications telles que la communication optique, la détection de la lumière et la détection.
Pour faire fonctionner une photodiode en polarisation inverse, un circuit de polarisation comprend généralement une source de tension connectée en polarité inverse à la photodiode. Le circuit assure une tension de polarisation inverse constante aux bornes de la photodiode, optimisant ainsi ses performances de détection de la lumière. Les courbes caractéristiques d’une photodiode éclairée décrivent la relation entre le photocourant généré et la tension de polarisation inverse appliquée. Ces courbes illustrent la sensibilité et la linéarité de la photodiode en réponse à des intensités lumineuses variables dans différentes conditions de polarisation, facilitant sa caractérisation et sa sélection pour des applications spécifiques.
Une diode de polarisation inverse est utilisée dans diverses applications électroniques pour plusieurs raisons. L’un des principaux avantages est que la polarisation inverse augmente la largeur de la région d’appauvrissement au sein de la jonction semi-conductrice, réduisant ainsi le courant de fuite à travers la diode. Cette caractéristique rend les diodes de polarisation inverse adaptées aux applications nécessitant des tensions de claquage élevées et de faibles courants de fuite, telles que dans les circuits de régulation de tension, de rectification de signal et de protection. De plus, la polarisation inverse améliore la réponse de la diode aux stimuli externes, tels que la lumière dans le cas des photodiodes, permettant ainsi des capacités de détection et de mesure précises cruciales dans les technologies optiques et de détection.
