Fotodiodes zijn er in verschillende typen, elk geschikt voor verschillende toepassingen op basis van hun structuur en werkingsprincipes. Een veel voorkomende classificatie is gebaseerd op het materiaal dat bij de constructie ervan wordt gebruikt, zoals silicium (Si) fotodiodes, die op grote schaal worden gebruikt vanwege hun kosteneffectiviteit en beschikbaarheid in verschillende maten en configuraties. Siliciumfotodiodes zijn gevoelig voor zichtbaar en nabij-infraroodlicht en vinden toepassingen in optische communicatie, lichtdetectie en beeldvormingssystemen.
Een fotodiode is een halfgeleiderapparaat dat licht omzet in elektrische stroom wanneer het wordt blootgesteld aan fotonen. Het werkt op basis van het fotovoltaïsche effect, waarbij geabsorbeerde fotonen elektronen-gatparen creëren in het halfgeleidermateriaal, wat resulteert in een stroom die evenredig is aan de intensiteit van het invallende licht. Naast silicium worden andere materialen zoals galliumarsenide (GaAs) en indiumgalliumarsenide (InGaAs) gebruikt om fotodiodes te maken die gevoelig zijn voor specifieke golflengten, waaronder infrarood (IR) fotodiodes die worden gebruikt in telecommunicatie- en detectietoepassingen.
Bij optische vezelcommunicatie worden verschillende soorten fotodiodes gebruikt, afhankelijk van de golflengte van de optische signalen die ze moeten detecteren. Siliciumfotodiodes zijn bijvoorbeeld geschikt voor zichtbare en nabij-infrarode golflengten, terwijl InGaAs-fotodiodes worden gebruikt voor langere golflengten in het infraroodspectrum. Deze fotodiodes zijn cruciale componenten in glasvezelontvangers en zetten optische signalen weer om in elektrische signalen voor verwerking en verdere verzending in communicatienetwerken.
Een fotodiode wordt geclassificeerd als een type sensor omdat deze licht of optische straling detecteert en omzet in een elektrisch signaal. In tegenstelling tot passieve optische sensoren die alleen licht doorlaten of reflecteren, genereert een fotodiode actief een elektrische stroom die evenredig is aan de intensiteit van het invallende licht. Dit maakt fotodiodes waardevol in toepassingen zoals lichtmeters, optische schakelaars, barcodelezers en biomedische instrumenten waarbij nauwkeurige detectie en meting van licht noodzakelijk zijn.
Een PIN-fotodiode en een lawinefotodiode (APD) zijn gespecialiseerde soorten fotodiodes die zijn ontworpen voor specifieke prestatiekenmerken. Een PIN-fotodiode (waarbij PIN staat voor p-type, intrinsieke en n-type gebieden) heeft een intrinsieke laag tussen p-type en n-type halfgeleidergebieden. Het biedt snellere responstijden en minder ruis vergeleken met conventionele fotodiodes, waardoor het geschikt is voor hogesnelheidstoepassingen zoals optische communicatie en fotometrie. Een lawinefotodiode (APD) daarentegen werkt onder een hogere sperspanning, waardoor impactionisatie van ladingsdragers in het halfgeleidermateriaal ontstaat. Dit vermenigvuldigingseffect resulteert in een hogere gevoeligheid en lagere ruisprestaties, vooral bij weinig licht of optische communicatiesystemen over lange afstanden waar zwakke signalen versterking nodig hebben voordat ze worden gedetecteerd. APD’s worden dus gebruikt in toepassingen die een hoge gevoeligheid en fotonentelling vereisen, zoals in de astronomie, lidar (lichtdetectie en bereik) en snelle optische communicatiesystemen.