Definición: Un dispositivo semiconductor que detecta luz con una estructura p-n o p-i-n. Los fotodiodos se utilizan a menudo como fotodetectores. Dichos dispositivos contienen una unión p-n y generalmente tienen una capa intrínseca entre las capas n y p. Los dispositivos con capas intrínsecas se llamanfotodiodos tipo PIN. La capa de agotamiento o la capa intrínseca absorbe la luz y genera pares de huecos de electrones, que contribuyen a la fotocorriente. En un amplio rango de potencia, la fotocorriente es estrictamente proporcional a la intensidad de la luz absorbida. Modo operativo Los fotodiodos pueden operar en dos modos diferentes: Modo fotovoltaico: Similar a una celda solar, el voltaje producido por unfotodiodoirradiada por la luz se puede medir. Sin embargo, la relación entre el voltaje y la potencia óptica no es lineal y el rango dinámico es relativamente pequeño. Y tampoco puede alcanzar velocidades máximas. Modo fotoconductor: En este punto, se aplica un voltaje inverso al diodo (es decir, el diodo no es conductor a este voltaje en ausencia de luz incidente) y se mide la fotocorriente resultante. (Es suficiente mantener el voltaje cerca de 0.) La dependencia de la fotocorriente en la potencia óptica es muy lineal, y su magnitud es seis órdenes de magnitud o más mayor que la potencia óptica, por ejemplo, para un pin de silicio con un área activa de varios mm2 Para los fotodiodos, esta última varía desde unos pocos nanovatios hasta decenas de milivatios. La magnitud del voltaje inverso casi no tiene efecto sobre la fotocorriente y tiene un efecto débil sobre la corriente oscura (en ausencia de luz), pero cuanto mayor sea el voltaje, más rápida será la respuesta y más rápido se calentará el dispositivo. Los amplificadores comunes (también llamados amplificadores de transimpedancia) se utilizan a menudo para la preamplificación de fotodiodos. Este amplificador mantiene el voltaje constante (p. ej., cerca de 0, o algún número negativo ajustable) para que el fotodiodo funcione en modo fotoconductor. Y los amplificadores de corriente generalmente tienen buenas propiedades de ruido, y la sensibilidad y el ancho de banda del amplificador pueden equilibrarse mejor que un bucle simple que consta de una resistencia y un amplificador de voltaje. Algunas configuraciones de amplificadores comerciales usan muchas configuraciones de sensibilidad diferentes para hacer que la potencia de medición sea muy flexible en el laboratorio, de modo que pueda obtener un amplio rango dinámico, bajo ruido, algunas tienen pantallas integradas, voltaje de polarización ajustable y compensación de señal, se pueden ajustar filtros , etc. Material semiconductor: Los materiales típicos de los fotodiodos son: Silicio (Si): pequeña corriente oscura, alta velocidad, alta sensibilidad en el rango de 400-1000nm (más alto en el rango de 800-900nm). Germanio (Ge): alta corriente oscura, baja velocidad debido a la gran capacitancia parásita, alta sensibilidad en el rango de 900-1600nm (más alto en el rango de 1400-1500nm). Fósforo de arseniuro de indio y galio (InGaAsP): Costoso, corriente oscura baja, rápido, alta sensibilidad en el rango de 1000-1350nm (más alto en el rango de 1100-1300nm). Arseniuro de indio y galio (InGaAs): Caro, baja corriente oscura, rápido, alta sensibilidad en el rango de 900-1700nm (más alto en el rango de 1300-1600nm) El rango de longitud de onda descrito anteriormente se puede superar considerablemente si se utiliza un modelo con una respuesta espectral más amplia. propiedades clave: Las propiedades más importantes defotodiodosson: La capacidad de respuesta, que es la fotocorriente dividida por la potencia óptica, está relacionada con la eficiencia cuántica y depende de la longitud de onda. Área activa, es decir, área sensible a la luz. Corriente máxima permitida (normalmente limitada por efectos de saturación). Corriente oscura (existe en modo fotoconductor, muy importante para detectar intensidades de luz muy bajas). La velocidad, o ancho de banda, está relacionada con los tiempos de subida y bajada y se ve afectada por la permitividad.
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