Um fotodiodo funciona utilizando o efeito fotoelétrico para converter fótons de luz em corrente elétrica. Quando a luz com energia suficiente (comprimento de onda) atinge o material semicondutor do fotodiodo, ela gera pares elétron-buraco dentro da região de depleção do diodo. Esta região é criada dopando o material semicondutor para formar uma junção pn. Os pares elétron-buraco criados pelos fótons absorvidos são então varridos pelo campo elétrico presente na região de depleção, produzindo uma fotocorrente que flui através de um circuito externo quando o fotodiodo é polarizado reversamente. Esta corrente é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente, permitindo ao fotodiodo detectar e medir os níveis de luz com precisão.
Um fotodiodo gera corrente através do processo de absorção de fótons de energia luminosa. Quando os fótons atingem o material semicondutor do fotodiodo, eles excitam os elétrons da banda de valência para a banda de condução, criando pares elétron-buraco. Em um fotodiodo com polarização reversa, esses pares elétron-buraco são separados pelo campo elétrico interno da região de depleção. Os elétrons são varridos em direção ao lado n e os buracos em direção ao lado p, resultando em um fluxo de corrente através de um circuito externo conectado ao fotodiodo. Esta fotocorrente é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente e permite que o fotodiodo funcione como um sensor ou detector de luz.
Um fotodiodo detecta luz convertendo fótons de energia luminosa em corrente elétrica. Quando a luz atinge o fotodiodo, ela gera pares elétron-buraco na região de depleção do material semicondutor. Este processo ocorre devido ao efeito fotoelétrico, onde fótons com energia suficiente excitam elétrons da banda de valência para a banda de condução. Os pares elétron-buraco resultantes contribuem para uma fotocorrente que flui através de um circuito externo conectado ao fotodiodo. Ao medir a magnitude desta fotocorrente, o fotodiodo pode detectar e quantificar a intensidade da luz incidente, tornando-o um componente vital em várias aplicações de detecção e comunicação óptica.
O princípio de funcionamento de um LED (diodo emissor de luz) e de um fotodiodo difere fundamentalmente com base em suas respectivas funções na emissão e detecção de luz. Um LED opera convertendo energia elétrica em energia luminosa através do processo de eletroluminescência. Quando polarizados diretamente, elétrons e lacunas se recombinam dentro do material semicondutor do LED, emitindo fótons de luz. Este processo é impulsionado pelo bandgap de energia do material semicondutor usado no LED. Em contraste, um fotodiodo opera em polarização reversa para detectar luz. Ele converte fótons incidentes em corrente elétrica através do efeito fotoelétrico, conforme descrito anteriormente. Embora ambos os dispositivos utilizem materiais semicondutores, os LEDs são otimizados para emissão eficiente de luz, enquanto os fotodiodos são otimizados para detecção de luz sensível.
Um fotodetector, que engloba dispositivos como fotodiodos e fototransistores, funciona convertendo a energia luminosa em um sinal elétrico. Os fotodetectores normalmente operam com base no princípio de absorver fótons e gerar uma corrente ou tensão proporcional à intensidade da luz incidente. No caso dos fotodiodos, eles geram uma fotocorrente quando expostos à luz, que pode ser medida e utilizada para detectar a presença ou intensidade da luz. Os fotodetectores são amplamente utilizados em aplicações como comunicação óptica, fotometria, espectroscopia e imagem, onde a detecção e medição precisas de sinais de luz são críticas para aquisição e análise precisas de dados.