Fotodiyot, ışığı elektrik akımına dönüştüren yarı iletken bir cihazdır. Fotonların (hafif parçacıklar) emilmesinin yarı iletken malzeme içinde elektron-delik çiftleri oluşturduğu fotovoltaik etki prensibine dayalı olarak çalışır. Tipik olarak bir fotodiyot, p-tipi ve n-tipi bölgelere bağlanan elektrotlarla bir p-n bağlantısından oluşur. Yeterli enerjiye (dalga boyu) sahip ışık fotodiyota çarptığında, elektronları bağlantı noktasının tükenme bölgesi boyunca uyararak elektron-delik çiftleri oluşturur. Ortaya çıkan akım akışı, gelen ışık yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Fotodiyotlar, optik iletişim, ışık algılama, görüntüleme sistemleri ve ışık seviyelerinin algılanması ve ölçülmesinin kritik olduğu optik enstrümantasyon gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.
Bir fotodiyotun çalışma prensibi, ışık enerjisini elektrik akımına dönüştürme yeteneğine dayanır. Fotonlar, fotodiyotun p-n bağlantısının tükenme bölgesine çarptığında, elektronları değerlik bandından iletim bandına uyararak elektron-delik çiftleri oluştururlar. Bu işlem, gelen ışığın yoğunluğuyla doğru orantılı bir akım akışı yaratır. Ters taraflı bir fotodiyotta, dahili elektrik alanı, üretilen yük taşıyıcılarını (elektronlar ve delikler) ilgili elektrotlara doğru hızlandırır ve sonuçta ölçülebilir bir fotoakım elde edilir. Fotodiyotların temel özellikleri arasında çeşitli uygulamalar için çok önemli olan duyarlılık (fotonları akıma dönüştürme verimliliği), tepki hızı, spektral duyarlılık ve gürültü performansı yer alır.
Hem LED’in (Işık Yayan Diyot) hem de fotodiyotun çalışma prensibi, yarı iletken yapıları ve ışıkla etkileşimleri etrafında döner, ancak işlevleri önemli ölçüde farklılık gösterir. Bir LED, içinden akım ileri yönde geçtiğinde ışık yayar ve elektrik enerjisini fotonlara dönüştürür. Elektronlar ve delikler bağlantı noktası boyunca yeniden birleştiğinde ışık yayan bir p-n bağlantı noktasından oluşur. Buna karşılık, bir fotodiyot ışığı algılar ve fotonlar yüzeyine çarptığında onu elektrik akımına dönüştürür. Her iki cihaz da yarı iletken malzemeler kullanıyor ve ilgili işlevlerini (LED’ler için ışık emisyonu ve fotodiyotlar için ışık algılama) gerçekleştirmek için malzeme içindeki yük taşıyıcılarının (elektronlar ve delikler) hareketine güveniyor.
Fotodiyotlar da dahil olmak üzere bir fotodedektörün temel prensibi, optik sinyalleri (ışığı) elektrik sinyallerine dönüştürmektir. Fotodedektörler, gelen ışığa tepki olarak bir elektrik akımı veya voltajı üretme prensibiyle çalışır. Bu işlem tipik olarak fotonları emen ve daha sonra ölçülebilir bir elektrik sinyali üretmek üzere toplanan yük taşıyıcıları (elektronlar ve delikler) oluşturan bir yarı iletken malzemeyi içerir. Fotodedektörler, optik iletişim ağları, sensörler, görüntüleme sistemleri ve bilimsel araçlar da dahil olmak üzere, ışık seviyelerinin doğru algılanması ve ölçülmesinin gerekli olduğu çeşitli optik sistem ve cihazlarda temel bileşenlerdir.
Bir fotodiyot dönüştürücünün çalışması, hem fotodetektör hem de dönüştürücü olarak ikili işlevselliğini içerir. Bir fotodetektör olarak fotodiyot, gelen ışığı, gelen ışığın yoğunluğuna bağlı olarak bir elektrik sinyaline (fotoakım) dönüştürür. Bir dönüştürücü olarak bu elektrik sinyalini başka bir enerji veya bilgi biçimine dönüştürür. Örneğin, optik iletişim sistemlerinde fotodiyot dönüştürücüler, modüle edilmiş ışık sinyallerini (veri taşıyan), daha sonra işlenebilecek ve iletilebilecek elektrik sinyallerine dönüştürür. Algılama uygulamalarında, izleme ve kontrol amacıyla ışık değişimlerini elektrik sinyallerine dönüştürürler. Fotodiyot dönüştürücülerin verimliliği ve doğruluğu, belirli uygulamalardaki performanslarını etkileyen duyarlılık, yanıt hızı ve gürültü özellikleri gibi faktörlere bağlıdır.