Fotodiodes werken in tegengestelde richting omdat deze configuratie hun gevoeligheid en reactie op licht verbetert. Wanneer een fotodiode in sperrichting is ingesteld, vormt zich een uitputtingsgebied tussen de halfgeleiderlagen van het p-type en het n-type. Invallende fotonen genereren elektron-gatparen binnen dit uitputtingsgebied. De omgekeerde voorspanning creëert een elektrisch veld dat deze ladingsdragers naar de respectieve elektroden beweegt, wat resulteert in een fotostroom die evenredig is aan de intensiteit van het invallende licht.
Deze configuratie vermindert ook de junctiecapaciteit, waardoor snellere responstijden mogelijk zijn bij het detecteren van lichtvariaties.
Een fotodiode werkt niet effectief bij voorwaartse bias, omdat voorwaartse bias de neiging heeft om stroom vrij door de diode te laten stromen zonder significante interactie met invallend licht. Bij voorwaartse voorspanning verkleint de over de fotodiode aangelegde spanning de grootte van het uitputtingsgebied, waardoor het vermogen van de fotodiode om fotonen efficiënt om te zetten in elektrische stroom wordt beperkt.
Daarom is voorwaartse biasing niet geschikt voor toepassingen die nauwkeurige lichtdetectie of -meting vereisen, waarbij de gevoeligheid en responstijd van de fotodiode cruciaal zijn.
Een fotodiode wordt bij voorkeur in tegengestelde richting gebruikt, omdat deze de respons op invallend licht maximaliseert en de gevoeligheid ervan vergroot. In tegengestelde richting versnelt het elektrische veld binnen het uitputtingsgebied de door fotonen gegenereerde ladingsdragers naar de elektroden toe, wat resulteert in een grotere fotostroom.
Deze configuratie zorgt ervoor dat zelfs licht met een lage intensiteit nauwkeurig kan worden gedetecteerd en gemeten, waardoor omgekeerde bias essentieel is voor toepassingen zoals optische communicatie, lichtdetectie en detectie.
Om een fotodiode met omgekeerde voorspanning te laten werken, omvat een voorspanningscircuit doorgaans een spanningsbron die in omgekeerde polariteit met de fotodiode is verbonden. Het circuit zorgt voor een constante sperspanning over de fotodiode, waardoor de prestaties bij het detecteren van licht worden geoptimaliseerd.
Karakteristieke curven van een verlichte fotodiode geven de relatie weer tussen de gegenereerde fotostroom en de aangelegde spervoorspanning. Deze curven illustreren de gevoeligheid en lineariteit van de fotodiode als reactie op variërende lichtintensiteiten onder verschillende bias-omstandigheden, wat helpt bij de karakterisering en selectie voor specifieke toepassingen.
Een omgekeerde biasdiode wordt om verschillende redenen in verschillende elektronische toepassingen gebruikt.
Een belangrijk voordeel is dat tegengestelde voorspanning de breedte van het uitputtingsgebied binnen de halfgeleiderovergang vergroot, waardoor de lekstroom door de diode wordt verminderd. Deze eigenschap maakt spervoorspanningsdiodes geschikt voor toepassingen die hoge doorslagspanningen en lage lekstromen vereisen, zoals in spanningsregelcircuits, signaalrectificatie en beveiligingscircuits.
Bovendien verbetert de omgekeerde biasing de reactie van de diode op externe stimuli, zoals licht in het geval van fotodiodes, waardoor nauwkeurige detectie- en meetmogelijkheden mogelijk zijn die cruciaal zijn in optische en detectietechnologieën.