Un fotodiodo è un dispositivo a semiconduttore che converte la luce in corrente elettrica. Funziona in modalità di polarizzazione inversa, dove quando i fotoni luminosi colpiscono il diodo, generano coppie elettrone-lacuna nella regione di svuotamento del semiconduttore. Ciò crea un flusso di corrente proporzionale all’intensità della luce incidente. I fotodiodi sono ampiamente utilizzati in applicazioni quali comunicazione ottica, rilevamento della luce, fotometria e imaging, dove la loro sensibilità alla luce consente un rilevamento e una misurazione precisi.
Un fotodiodo è specificamente progettato per rilevare e rispondere ai fotoni luminosi. Si differenzia da un diodo normale in quanto è ottimizzato per l’assorbimento della luce anziché per il raddrizzamento della corrente. Quando i fotoni di energia sufficiente colpiscono il materiale semiconduttore del fotodiodo, creano coppie elettrone-lacuna che contribuiscono al flusso di corrente elettrica. Questo processo consente ai fotodiodi di convertire i segnali ottici in segnali elettrici, rendendoli componenti essenziali nei sistemi di rilevamento della luce e di comunicazione ottica.
Il principio di un fotodiodo si basa sull’effetto fotoelettrico, dove i fotoni incidenti con energia sufficiente eccitano gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione del materiale semiconduttore. Ciò genera coppie elettrone-lacuna all’interno della regione di svuotamento del fotodiodo, risultando in un flusso di corrente quando il diodo è polarizzato inversamente. La quantità di corrente prodotta è direttamente proporzionale all’intensità della luce incidente, consentendo ai fotodiodi di rilevare e quantificare con precisione i livelli di luce in varie applicazioni.
La differenza principale tra un diodo normale e un fotodiodo risiede nelle funzioni previste e nei principi operativi. Un diodo normale, come un diodo al silicio o al germanio, viene utilizzato principalmente per rettificare la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC) e bloccare il flusso di corrente nella direzione inversa quando polarizzato direttamente. Al contrario, un fotodiodo è specificamente progettato per rispondere ai fotoni luminosi convertendo l’energia ottica in corrente elettrica. I fotodiodi sono costruiti con materiali e profili di drogaggio ottimizzati per la sensibilità alla luce, mentre i diodi normali sono ottimizzati per applicazioni di rettifica e commutazione elettronica.
Un diodo emettitore di luce (LED) e un fotodiodo sono entrambi dispositivi semiconduttori con funzioni e principi operativi distinti. Un LED emette luce quando polarizzato direttamente, convertendo l’energia elettrica in fotoni. Al contrario, un fotodiodo rileva la luce e converte i fotoni in corrente elettrica quando polarizzato in modo inverso. Sebbene entrambi i dispositivi siano realizzati con materiali semiconduttori simili, le loro costruzioni e i loro profili di drogaggio sono ottimizzati in modo diverso: i LED sono progettati per ottimizzare l’efficienza dell’emissione luminosa, mentre i fotodiodi sono ottimizzati per la sensibilità di rilevamento della luce. Queste differenze rendono i LED adatti per display, indicatori e applicazioni di illuminazione, mentre i fotodiodi sono essenziali per il rilevamento della luce, la comunicazione ottica e le applicazioni di imaging in cui il rilevamento accurato della luce è fondamentale.