Układy fotodiod działają poprzez integrację wielu fotodiod w jednym pakiecie lub podłożu. Każda fotodioda w układzie reaguje niezależnie na padające światło, przekształcając fotony w prąd elektryczny w oparciu o intensywność i długość fali światła padającego na każdą fotodiodę. Macierze te są powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających rozdzielczości przestrzennej, takich jak obrazowanie, spektroskopia i wykrywanie optyczne. Układając fotodiody w siatkę lub wzór liniowy, układy fotodiod mogą przechwytywać szczegółowe informacje przestrzenne o rozkładzie światła, umożliwiając precyzyjne wykrywanie i analizę w przypadku różnych długości fal.
Detektory z układem diod, szczególnie w kontekście spektrofotometrii, wykorzystują układy fotodiod do jednoczesnego wykrywania światła w pewnym zakresie długości fal. Każda fotodioda w układzie odpowiada innemu pasmu długości fal, co pozwala na szybką i wszechstronną analizę widmową. Kiedy światło przechodzi przez próbkę, oddziałuje ono w różny sposób przy różnych długościach fal, a układ fotodiod wykrywa te zmiany w natężeniu światła w całym spektrum. Umożliwia to wydajne pomiary spektroskopowe o wysokiej rozdzielczości w takich dziedzinach, jak chemia, biologia i monitorowanie środowiska.
Mechanizm działania fotodiody polega na konwersji energii świetlnej na prąd elektryczny poprzez efekt fotoelektryczny. Kiedy fotony o wystarczającej energii uderzają w materiał półprzewodnikowy fotodiody, tworzą pary elektron-dziura w obszarze zubożenia diody. Pole elektryczne obecne w obszarze zubożenia oddziela następnie elektrony i dziury, powodując przepływ prądu przez obwód zewnętrzny, gdy fotodioda jest spolaryzowana zaporowo. Ten fotoprąd jest proporcjonalny do natężenia światła padającego, dzięki czemu fotodioda może działać jako czuły detektor światła w różnych zastosowaniach.
Jedną z kluczowych zalet układu fotodiod jest jego zdolność do jednoczesnego przechwytywania informacji przestrzennych i danych spektralnych. Dzięki integracji wielu fotodiod w formacie matrycy możliwa staje się detekcja światła w zakresie długości fal i pozycji z dużą rozdzielczością. Ta zdolność przestrzenna i widmowa jest szczególnie przydatna w systemach obrazowania, spektroskopii i zastosowaniach czujników optycznych, gdzie wymagana jest szczegółowa analiza rozkładu światła i charakterystyk widmowych. Układy fotodiod oferują zwiększoną czułość i wszechstronność w porównaniu do fotodiod jednoelementowych, co czyni je niezbędnymi w zaawansowanych instrumentach optycznych.
Główna różnica między układem fotodiod a fotopowielaczem polega na ich wewnętrznej konstrukcji i zasadach działania. Układ fotodiod składa się z wielu pojedynczych fotodiod zintegrowanych w jednym podłożu lub pakiecie. Każda fotodioda działa niezależnie i reaguje na padające światło, generując fotoprąd proporcjonalny do natężenia światła. Natomiast fotopowielacz (PMT) to pojedyncze urządzenie lampowe, które wykorzystuje kaskadę dynod do wzmacniania fotoprądu wytwarzanego przez pojedynczą fotokatodę. Czujniki PMT są bardzo czułe i zdolne do wykrywania bardzo niskich poziomów światła, co czyni je idealnymi do zastosowań wymagających ekstremalnej czułości, takich jak zliczanie fotonów i wykrywanie słabego poziomu światła. Ponadto fotopowielacze zazwyczaj oferują większe wzmocnienie i krótsze czasy reakcji w porównaniu do układów fotodiod, ale są bardziej złożone i wymagają wyższych napięć roboczych.