Definição: Um dispositivo semicondutor que detecta a luz com uma estrutura p-n ou p-i-n. Fotodiodos são freqüentemente usados como fotodetectores. Tais dispositivos contêm uma junção p-n e geralmente possuem uma camada intrínseca entre as camadas n e p. Dispositivos com camadas intrínsecas são chamadosFotodiodos do tipo PIN. A camada de depleção ou a camada intrínseca absorve a luz e gera pares elétron-buraco, que contribuem para a fotocorrente. Em uma ampla faixa de potência, a fotocorrente é estritamente proporcional à intensidade da luz absorvida. Modo operacional Os fotodiodos podem operar em dois modos diferentes: Modo fotovoltaico: Semelhante a uma célula solar, a voltagem produzida por umafoto-diodoirradiada pela luz pode ser medida. No entanto, a relação entre tensão e potência óptica não é linear e a faixa dinâmica é relativamente pequena. E também não pode atingir velocidades de pico. Modo fotocondutor: Neste ponto, uma voltagem reversa é aplicada ao diodo (ou seja, o diodo não é condutivo nessa voltagem na ausência de luz incidente) e a fotocorrente resultante é medida. (É suficiente manter a tensão próxima de 0.) A dependência da fotocorrente da potência óptica é muito linear e sua magnitude é de seis ordens de grandeza ou mais maior que a potência óptica, por exemplo, para um pino de silício com um área ativa de vários mm2 Para fotodiodos, o último varia de alguns nanowatts a dezenas de miliwatts. A magnitude da tensão reversa quase não afeta a fotocorrente e tem um efeito fraco na corrente escura (na ausência de luz), mas quanto maior a tensão, mais rápida a resposta e mais rápido o dispositivo aquece. Amplificadores comuns (também chamados de amplificadores de transimpedância) são freqüentemente usados para pré-amplificação de fotodiodos. Este amplificador mantém a tensão constante (por exemplo, próxima de 0, ou algum número negativo ajustável) para que o fotodiodo opere no modo fotocondutivo. E os amplificadores de corrente geralmente têm boas propriedades de ruído, e a sensibilidade e a largura de banda do amplificador podem ser melhor balanceadas do que um loop simples que consiste em um resistor e um amplificador de tensão. Algumas configurações de amplificadores comerciais usam muitas configurações de sensibilidade diferentes para tornar a potência de medição muito flexível no laboratório, para que você possa obter uma ampla faixa dinâmica, baixo ruído, alguns têm visores integrados, tensão de polarização ajustável e deslocamento de sinal, filtros podem ser ajustados , etc Material semicondutor: Materiais típicos de fotodiodo são: Silício (Si): pequena corrente escura, velocidade rápida, alta sensibilidade na faixa de 400-1000 nm (maior na faixa de 800-900 nm). Germânio (Ge): alta corrente escura, velocidade lenta devido à grande capacitância parasita, alta sensibilidade na faixa de 900-1600 nm (maior na faixa de 1400-1500 nm). Fósforo de arsenieto de gálio e índio (InGaAsP): Caro, baixa corrente escura, rápido, alta sensibilidade na faixa de 1000-1350nm (maior na faixa de 1100-1300nm). Arseneto de gálio e índio (InGaAs): Caro, baixa corrente no escuro, rápido, alta sensibilidade na faixa de 900-1700 nm (maior na faixa de 1300-1600 nm) A faixa de comprimento de onda descrita acima pode ser muito excedida se for usado um modelo com uma resposta espectral mais ampla. propriedades chave: As propriedades mais importantes defotodiodossão: A responsividade, que é a fotocorrente dividida pela potência óptica, está relacionada à eficiência quântica e depende do comprimento de onda Área ativa, ou seja, área sensível à luz. Corrente máxima permitida (geralmente limitada por efeitos de saturação). Corrente escura (existe em modo fotocondutor, muito importante para detectar intensidades de luz muito baixas). A velocidade, ou largura de banda, está relacionada aos tempos de subida e descida e é afetada pela permissividade.
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