Un fotodiodo è polarizzato inversamente mentre un LED è polarizzato direttamente a causa delle loro diverse funzioni e principi operativi. Un fotodiodo è progettato per rilevare la luce e la polarizzazione inversa ne migliora la sensibilità. Nella polarizzazione inversa, la regione di svuotamento si allarga, consentendo una generazione e una separazione efficienti delle coppie elettrone-lacuna quando i fotoni luminosi colpiscono il fotodiodo. Ciò si traduce in una fotocorrente misurabile proporzionale all’intensità della luce. Un LED, invece, è progettato per emettere luce. Nella polarizzazione diretta, la corrente scorre attraverso il LED, provocando la ricombinazione degli elettroni con le lacune nella regione di svuotamento, rilasciando energia sotto forma di luce. Questo processo non avviene nella polarizzazione inversa, rendendo necessaria la polarizzazione diretta per il funzionamento dei LED.
Un fotodiodo funziona con polarizzazione inversa perché questa configurazione migliora la sua capacità di rilevare la luce creando un’ampia regione di svuotamento e un forte campo elettrico, che sono essenziali per la generazione e la raccolta efficienti di portatori di carica fotogenerati. Sebbene la corrente nella polarizzazione diretta sia molto maggiore che nella polarizzazione inversa, questa corrente non è correlata al rilevamento della luce ma piuttosto al flusso naturale di portatori di carica dovuto alla tensione applicata. Nella polarizzazione inversa, la fotocorrente generata è direttamente proporzionale all’intensità della luce, consentendo misurazioni e rilevamenti accurati.
Un fotodiodo non funziona in modo efficace con polarizzazione diretta perché la sua funzione primaria è rilevare la luce, il che richiede una configurazione che massimizzi la sensibilità alla luce. Nella polarizzazione diretta, la regione di svuotamento è stretta e il campo elettrico è debole, portando a una separazione inefficiente delle coppie elettrone-lacuna fotogenerate. Ciò si traduce in una fotocorrente bassa e incoerente che non è adatta per un rilevamento accurato della luce. La polarizzazione inversa, con la sua regione di svuotamento più ampia e il campo elettrico più forte, fornisce le condizioni ottimali per il rilevamento della luce.
Un LED non viene utilizzato con polarizzazione inversa perché è progettato per emettere luce quando polarizzato in avanti. Nella polarizzazione diretta, il LED consente alla corrente di fluire attraverso il dispositivo, provocando la ricombinazione elettrone-lacuna nella regione di svuotamento e determinando l’emissione di luce. In polarizzazione inversa, il LED blocca il flusso di corrente, impedendo il processo di ricombinazione e quindi non emettendo luce. La struttura e i materiali dei LED sono ottimizzati per l’emissione di luce in condizioni di polarizzazione diretta, rendendo inefficace il funzionamento con polarizzazione inversa.
Un diodo LED è polarizzato direttamente quando viene utilizzato per la sua funzione primaria di emissione di luce. Nella polarizzazione diretta, il LED lascia passare la corrente, facilitando la ricombinazione di elettroni e lacune nella regione di svuotamento, che rilascia energia sotto forma di fotoni, producendo luce. La polarizzazione inversa di un LED impedisce il flusso di corrente e il processo di ricombinazione, quindi non emette luce in queste condizioni. La polarizzazione diretta è essenziale per il funzionamento del LED come sorgente luminosa.