Een fotodiode is in tegengestelde richting voorgespannen, terwijl een LED voorwaarts is voorgespannen vanwege hun verschillende functies en werkingsprincipes. Een fotodiode is ontworpen om licht te detecteren, en door deze tegengesteld te beïnvloeden, wordt de gevoeligheid ervan vergroot. In tegengestelde richting wordt het uitputtingsgebied breder, waardoor een efficiënte generatie en scheiding van elektron-gatparen mogelijk wordt wanneer lichtfotonen de fotodiode raken. Dit resulteert in een meetbare fotostroom die evenredig is met de lichtintensiteit. Een LED daarentegen is ontworpen om licht uit te stralen. Bij voorwaartse bias stroomt er stroom door de LED, waardoor elektronen recombineren met gaten in het uitputtingsgebied, waardoor energie vrijkomt in de vorm van licht. Dit proces vindt niet plaats in omgekeerde bias, waardoor voorwaartse bias noodzakelijk is om LED’s te laten functioneren.
Een fotodiode werkt in tegengestelde richting omdat deze configuratie het vermogen om licht te detecteren vergroot door een groot uitputtingsgebied en een sterk elektrisch veld te creëren, die essentieel zijn voor het efficiënt genereren en verzamelen van door foto’s gegenereerde ladingsdragers. Hoewel de stroom bij voorwaartse bias veel groter is dan bij tegengestelde bias, heeft deze stroom geen verband met lichtdetectie, maar eerder met de natuurlijke stroom van ladingsdragers als gevolg van de aangelegde spanning. Bij omgekeerde bias is de gegenereerde fotostroom direct evenredig met de lichtintensiteit, waardoor nauwkeurige metingen en detectie mogelijk zijn.
Een fotodiode werkt niet effectief in voorwaartse richting, omdat zijn primaire functie het detecteren van licht is, waarvoor een configuratie vereist is die de gevoeligheid voor licht maximaliseert. Bij voorwaartse bias is het uitputtingsgebied smal en is het elektrische veld zwak, wat leidt tot een inefficiënte scheiding van foto-gegenereerde elektron-gatparen. Dit resulteert in een lage en inconsistente fotostroom die niet geschikt is voor nauwkeurige lichtdetectie. Reverse bias, met zijn groter depletiegebied en sterker elektrisch veld, biedt de optimale omstandigheden voor lichtdetectie.
Een LED wordt niet in tegengestelde richting gebruikt, omdat deze is ontworpen om licht uit te zenden wanneer deze voorwaarts is voorgespannen. In voorwaartse richting laat de LED stroom door het apparaat stromen, waardoor recombinatie van elektron-gaten in het uitputtingsgebied ontstaat, wat resulteert in de emissie van licht. In tegengestelde richting blokkeert de LED de stroom, waardoor het recombinatieproces wordt verhinderd en er dus geen licht wordt uitgezonden. De structuur en materialen van LED’s zijn geoptimaliseerd voor lichtemissie onder voorwaartse bias-omstandigheden, waardoor de omgekeerde bias-werking niet effectief is.
Een LED-diode is voorwaarts voorgespannen wanneer deze wordt gebruikt voor zijn primaire functie: het uitzenden van licht. In voorwaartse richting laat de LED stroom door, waardoor de recombinatie van elektronen en gaten in het uitputtingsgebied wordt vergemakkelijkt, waardoor energie vrijkomt in de vorm van fotonen en licht wordt geproduceerd. Het omgekeerd voorspannen van een LED verhindert de stroomstroming en het recombinatieproces, waardoor hij onder deze omstandigheden geen licht uitstraalt. Voorwaartse bias is essentieel voor de werking van de LED als lichtbron.