Matrizes de fotodiodos funcionam integrando vários fotodiodos em um único pacote ou substrato. Cada fotodiodo na matriz responde de forma independente à luz incidente, convertendo fótons em corrente elétrica com base na intensidade e no comprimento de onda da luz que atinge cada fotodiodo. Essas matrizes são comumente usadas em aplicações que exigem resolução espacial, como imagens, espectroscopia e detecção óptica. Ao organizar os fotodiodos em uma grade ou padrão linear, os conjuntos de fotodiodos podem capturar informações espaciais detalhadas da distribuição da luz, permitindo detecção e análise precisas em diferentes comprimentos de onda.
Os detectores de arranjo de diodos, especificamente no contexto da espectrofotometria, utilizam arranjos de fotodiodos para detectar luz em uma faixa de comprimentos de onda simultaneamente. Cada fotodiodo na matriz corresponde a uma banda de comprimento de onda diferente, permitindo uma análise espectral rápida e abrangente. Quando a luz passa através de uma amostra, ela interage de maneira diferente com diferentes comprimentos de onda, e o conjunto de fotodiodos detecta essas variações na intensidade da luz em todo o espectro. Isso permite medições espectroscópicas eficientes e de alta resolução em áreas como química, biologia e monitoramento ambiental.
O mecanismo de funcionamento de um fotodiodo envolve a conversão da energia luminosa em corrente elétrica através do efeito fotoelétrico. Quando fótons com energia suficiente atingem o material semicondutor do fotodiodo, eles criam pares elétron-buraco na região de depleção do diodo. O campo elétrico presente na região de depleção separa então os elétrons e os buracos, causando um fluxo de corrente através de um circuito externo quando o fotodiodo é polarizado reversamente. Esta fotocorrente é proporcional à intensidade da luz incidente, permitindo que o fotodiodo funcione como um detector de luz sensível em diversas aplicações.
Uma das principais vantagens de um conjunto de fotodiodos é a sua capacidade de capturar informações espaciais e dados espectrais simultaneamente. Ao integrar vários fotodiodos em um formato de matriz, torna-se possível detectar luz em uma variedade de comprimentos de onda e posições com alta resolução. Esta capacidade espacial e espectral é particularmente útil em sistemas de imagem, espectroscopia e aplicações de detecção óptica onde é necessária uma análise detalhada da distribuição de luz e das características espectrais. Os arranjos de fotodiodos oferecem sensibilidade e versatilidade aprimoradas em comparação aos fotodiodos de elemento único, tornando-os indispensáveis em instrumentação óptica avançada.
A principal diferença entre um conjunto de fotodiodos e um fotomultiplicador está na sua construção interna e nos princípios de operação. Uma matriz de fotodiodos consiste em vários fotodiodos individuais integrados em um único substrato ou pacote. Cada fotodiodo opera de forma independente e responde à luz incidente gerando uma fotocorrente proporcional à intensidade da luz. Em contraste, um tubo fotomultiplicador (PMT) é um dispositivo de tubo de vácuo único que utiliza uma cascata de dínodos para amplificar a fotocorrente produzida por um único fotocátodo. Os PMTs são altamente sensíveis e capazes de detectar níveis muito baixos de luz, o que os torna ideais para aplicações que exigem extrema sensibilidade, como contagem de fótons e detecção de baixo nível de luz. Além disso, os fotomultiplicadores geralmente oferecem maior ganho e tempos de resposta mais rápidos em comparação com conjuntos de fotodiodos, mas são mais complexos e exigem tensões operacionais mais altas.