Perché i fotodiodi a semiconduttore sono polarizzati inversamente?
1. Maggiore sensibilità:
* Regione di esaurimento: La polarizzazione inversa allarga la regione di svuotamento all'interno del diodo. Questa regione è essenzialmente priva di portatori di carica liberi (elettroni e lacune), creando uno "spazio vuoto" più ampio all'interno del materiale semiconduttore.
* Campo elettrico: La tensione di polarizzazione inversa crea un forte campo elettrico attraverso la regione di svuotamento.
* Raccolta efficiente degli addebiti: Quando i fotoni luminosi colpiscono il diodo, generano coppie elettrone-lacuna. Il campo elettrico allontana questi portatori l'uno dall'altro, impedendo la ricombinazione e garantendo un'efficiente raccolta della carica generata.
2. Corrente oscura bassa:
* Generazione termica ridotta: La polarizzazione inversa sopprime la generazione termica delle coppie elettrone-lacuna all'interno della regione di svuotamento, riducendo al minimo la "corrente oscura" che scorre anche in assenza di luce. Questo è fondamentale per un rilevamento accurato della luce.
3. Tempi di risposta rapidi:
* Capacità ridotta: La regione di svuotamento più ampia associata alla polarizzazione inversa riduce efficacemente la capacità del fotodiodo. Ciò porta a tempi di risposta più rapidi, consentendo al diodo di reagire più rapidamente ai cambiamenti nell'intensità della luce.
4. Linearità:
* Risposta coerente: Il funzionamento della polarizzazione inversa garantisce una relazione lineare tra l'intensità della luce incidente e la corrente di uscita del fotodiodo. Questa linearità è essenziale per misurazioni accurate dell'intensità della luce.
In sintesi:
La polarizzazione inversa di un fotodiodo ne migliora la sensibilità, riduce la corrente oscura, migliora il tempo di risposta e garantisce la linearità nel suo funzionamento, rendendolo ideale per varie applicazioni nel rilevamento della luce, nella misurazione e nella comunicazione ottica.