¿Por qué los fotodiodos semiconductores tienen polarización inversa?

Los fotodiodos semiconductores tienen polarización inversa por varias razones clave:

1. Mayor sensibilidad:

* Región de agotamiento: La polarización inversa amplía la región de agotamiento dentro del diodo. Esta región está esencialmente desprovista de portadores de carga libres (electrones y huecos), lo que crea un "espacio vacío" más amplio dentro del material semiconductor.

* Campo Eléctrico: El voltaje de polarización inversa crea un fuerte campo eléctrico a través de la región de agotamiento.

* Cobro de cargos eficiente: Cuando los fotones de luz inciden en el diodo, generan pares electrón-hueco. El campo eléctrico aleja a estos portadores entre sí, evitando la recombinación y asegurando una recolección eficiente de la carga generada.

2. Corriente oscura baja:

* Generación Térmica Reducida: La polarización inversa suprime la generación térmica de pares electrón-hueco dentro de la región de agotamiento, minimizando la "corriente oscura" que fluye incluso en ausencia de luz. Esto es crucial para una detección de luz precisa.

3. Tiempo de respuesta rápido:

* Capacitancia reducida: La región de agotamiento más amplia asociada con la polarización inversa reduce efectivamente la capacitancia del fotodiodo. Esto conduce a tiempos de respuesta más rápidos, lo que permite que el diodo reaccione más rápidamente a los cambios en la intensidad de la luz.

4. Linealidad:

* Respuesta consistente: La operación de polarización inversa garantiza una relación lineal entre la intensidad de la luz incidente y la corriente de salida del fotodiodo. Esta linealidad es esencial para mediciones precisas de la intensidad de la luz.

En resumen:

La polarización inversa de un fotodiodo mejora su sensibilidad, reduce la corriente oscura, mejora el tiempo de respuesta y garantiza la linealidad en su funcionamiento, lo que lo hace ideal para diversas aplicaciones en detección de luz, medición y comunicación óptica.