Como o fotodiodo detecta a luz?
Os LEDs também podem ser usados como fotodiodos porque podem emitir e detectar luz em sua junção. Todas as junções PN são fotossensíveis e podem ser usadas em um modo de tensão fotocondutivo e não distorcido, com a junção PN do fotodiodo sempre polarizada reversamente, de modo que apenas os diodos possam vazar ou fluir corrente escura.
O princípio de funcionamento de um fotodiodo é que quando um fóton atinge o diodo com grande energia, ele forma um buraco de elétron. Este mecanismo também é conhecido como efeito fotoelétrico interno. Quando a absorção ocorre na camada de barreira, os transportadores são removidos da camada de barreira pelo campo eléctrico incorporado da camada de barreira.
Portanto, os buracos na região movem-se em direção ao ânodo e os elétrons em direção ao cátodo, e uma fotocorrente é gerada. A corrente total através do diodo é a soma da falha de luz e da fotocorrente. Portanto, a corrente ausente deve ser reduzida para maximizar a sensibilidade do dispositivo.
Como o fotodiodo responde à luz solar?
Fotodiodos são dispositivos semicondutores projetados para detectar luz e convertê-la em corrente elétrica. Quando expostos à luz solar, que consiste em um amplo espectro de comprimentos de onda, os fotodiodos respondem da seguinte maneira:
1. Absorção de fótons: Os fotodiodos são construídos com um material semicondutor sensível à luz, como o silício. Quando os fótons da luz solar interagem com o material semicondutor, eles podem ser absorvidos pelo material. A energia dos fótons absorvidos é transferida para os elétrons do material, promovendo-os a um estado de energia mais elevado.
2. Geração de pares elétron-buraco: Os fótons absorvidos criam pares elétron-buraco dentro do material semicondutor. A energia dos fótons faz com que os elétrons se libertem de suas ligações atômicas, deixando para trás buracos carregados positivamente. Este processo é conhecido como fotoexcitação ou fotogeração.
3. Separação de portadores de carga: Os pares elétron-buraco recém-criados são separados devido ao campo elétrico interno dentro do fotodiodo. Os elétrons carregados negativamente movem-se em direção à região tipo n do fotodiodo, enquanto os buracos carregados positivamente movem-se em direção à região tipo p.
4. Fluxo de corrente: Os portadores de carga separados resultam em um fluxo de corrente dentro do fotodiodo. A magnitude desta fotocorrente é proporcional à intensidade da luz solar incidente. A fotocorrente pode ser medida e usada para determinar a intensidade da luz ou como base para processamento adicional de sinal.
É importante observar que os fotodiodos têm uma faixa espectral de sensibilidade limitada. Diferentes tipos de fotodiodos são otimizados para faixas específicas de comprimento de onda e sua capacidade de resposta varia ao longo do espectro. Por exemplo, os fotodiodos de silício são sensíveis à luz visível e infravermelha próxima, enquanto outros materiais, como o arsenieto de gálio ou o arsenieto de índio e gálio, são usados para aumentar a sensibilidade na faixa infravermelha.
Ao utilizar a resposta dos fotodiodos à luz solar, eles são comumente empregados em diversas aplicações, incluindo monitoramento de energia solar, detecção de luz, sistemas de comunicação óptica e monitoramento ambiental.
