Fotodioda działa z polaryzacją odwrotną, ponieważ taka konfiguracja maksymalizuje jej czułość na światło. Przy polaryzacji odwrotnej pole elektryczne w obszarze zubożenia jest silne, co pozwala na skuteczną separację i gromadzenie par elektron-dziura generowanych przez padające fotony światła. W rezultacie powstaje fotoprąd, który jest wprost proporcjonalny do natężenia światła, umożliwiając precyzyjne i dokładne wykrywanie światła. Szeroki obszar zubożenia w polaryzacji odwrotnej zwiększa również zdolność fotodiody do wykrywania niskich poziomów światła, co czyni ją wysoce efektywną w zastosowaniach w wykrywaniu optycznym i komunikacji.
Fotodioda nie działa skutecznie przy polaryzacji w kierunku przewodzenia, ponieważ w tym trybie jej podstawowa funkcja, czyli wykrywanie światła, jest zagrożona. W przypadku polaryzacji przewodzenia obszar zubożenia jest wąski, a pole elektryczne słabe, co prowadzi do nieefektywnej separacji fotogenerowanych par elektron-dziura. Powoduje to niski i niespójny fotoprąd, co czyni go nieodpowiednim do dokładnego wykrywania światła. Odchylenie w kierunku przewodzenia przede wszystkim ułatwia przepływ prądu z powodu przyłożonego napięcia, a nie generowanie fotoprądu w odpowiedzi na światło.
Fotodiody korzystnie działają przy polaryzacji zaporowej, pomimo faktu, że prąd polaryzacji w kierunku przewodzenia jest ogólnie wyższy. Ta preferencja wynika z natury detekcji światła, która opiera się na prądzie fotogenerowanym, a nie na zastosowanym prądzie polaryzacji. W przypadku polaryzacji odwrotnej prąd fotodiody wynika głównie z padającego światła, co czyni go wiarygodną miarą natężenia światła. Wyższy prąd polaryzacji przewodzenia nie jest powiązany z wykrywaniem światła i nie zapewnia użytecznych informacji w zastosowaniach wymagających precyzyjnego pomiaru poziomu światła.
Diody o odwróconym polaryzacji służą do wykorzystania właściwości obszaru zubożenia i pola elektrycznego utworzonego w przypadku odwrotnego polaryzacji. W fotodiodach działanie odwrotnego polaryzacji jest niezbędne do skutecznej detekcji światła. Inne typy diod, takie jak diody Zenera, są również stosowane w polaryzacji zaporowej ze względu na ich właściwości regulacji napięcia. Przy polaryzacji odwrotnej dioda Zenera utrzymuje stabilne napięcie wyjściowe pomimo zmian napięcia wejściowego, co czyni ją przydatną w obwodach zasilania w celu zapewnienia stałego napięcia odniesienia.
Fotodioda jest rodzajem diody działającej w trybie polaryzacji zaporowej. Ten tryb pracy jest kluczowy dla jego funkcji detektora światła, gdyż pozwala na efektywną generację i separację fotogenerowanych nośników ładunku. Inne diody, takie jak diody Zenera, są również powszechnie stosowane w polaryzacji zaporowej ze względu na ich możliwości regulacji napięcia. W każdym przypadku działanie polaryzacji zaporowej jest dostosowane do konkretnej wymaganej funkcjonalności, niezależnie od tego, czy jest to wykrywanie światła w fotodiodach, czy stabilizacja napięcia w diodach Zenera.