Um fotodiodo detecta luz com base no princípio de conversão de fótons (partículas de luz) em corrente elétrica. Quando fótons com energia suficiente atingem o material semicondutor do fotodiodo, eles geram pares elétron-buraco na região de depleção do dispositivo. Este processo ocorre porque a energia dos fótons que chegam é suficiente para quebrar as ligações covalentes dentro da rede semicondutora, criando elétrons livres e lacunas. O campo elétrico dentro da região de depleção separa então esses portadores de carga, resultando em uma fotocorrente que é proporcional à intensidade da luz incidente. Esta fotocorrente pode ser amplificada e processada para detectar a presença, intensidade e características da luz incidente.
Os fotodiodos são projetados especificamente para detectar luz, otimizando seu material e estrutura semicondutores. Eles normalmente consistem em uma junção pn ou uma junção PIN (tipo p, intrínseca, tipo n), onde a região intrínseca permite a absorção eficiente de fótons. A composição do material é escolhida com base no comprimento de onda da luz a ser detectada, garantindo alta eficiência quântica – a proporção de fótons convertidos em pares elétron-buraco. O fotodiodo geralmente é alojado em uma embalagem que minimiza a interferência externa e aumenta a sensibilidade à luz. Em alguns casos, revestimentos antirreflexo são aplicados para maximizar a absorção de luz e melhorar o desempenho em faixas específicas de comprimento de onda.
O princípio de um detector de fotodiodo gira em torno de sua capacidade de converter a luz incidente em um sinal elétrico. Quando os fótons atingem a área ativa do fotodiodo, eles geram pares elétron-buraco dentro do material semicondutor. O campo elétrico incorporado devido à tensão de polarização reversa aplicada através do fotodiodo acelera esses portadores de carga em direção aos respectivos eletrodos, criando uma fotocorrente. Esta corrente é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente, permitindo que o fotodiodo funcione como um detector sensível para diversos sinais ópticos.
Um fotodiodo detecta sinais ópticos convertendo fótons de luz em corrente elétrica. Em sistemas de comunicação óptica, por exemplo, os sinais ópticos que transportam dados são recebidos por um fotodiodo. A luz incidente modula a fotocorrente de acordo com o sinal transmitido. A capacidade do fotodiodo de responder rapidamente a mudanças na intensidade da luz permite detectar e demodular com precisão sinais ópticos, convertendo-os em sinais elétricos que podem ser posteriormente processados e transmitidos através de circuitos eletrônicos.
Os fotodiodos medem a intensidade da luz quantificando a fotocorrente gerada em resposta à luz incidente. A intensidade da fotocorrente é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente. Normalmente, o fotodiodo é conectado a um circuito conversor de corrente para tensão ou amplificador de transimpedância que converte a fotocorrente em um sinal de tensão mensurável. Ao calibrar a relação entre a fotocorrente e a intensidade da luz incidente, os fotodiodos podem medir e quantificar com precisão os níveis de luz em uma ampla gama de aplicações, incluindo fotometria, espectroscopia e detecção óptica.
