Cos'è fotodiodo?

Un fotodiodo è un tipo di <a href="https://it.wikiwhat.page/kavramlar/diodo">diodo</a> semiconduttore che converte la luce in corrente elettrica. La corrente è generata quando i fotoni vengono assorbiti nel fotodiodo. I fotodiodi possono essere usati per rilevare la luce visibile, ultravioletta e infrarossa.

Principio di Funzionamento:

Un fotodiodo funziona sul principio dell'effetto fotoelettrico interno. Quando un fotone con energia sufficiente colpisce il diodo, genera una coppia elettrone-lacuna. Se l'assorbimento avviene nella regione di svuotamento della giunzione p-n, o vicino ad essa, questi portatori sono spazzati via dal campo elettrico della giunzione. Quindi, le lacune si muovono verso l'anodo e gli elettroni verso il catodo, generando così una corrente.

Modalità di Funzionamento:

• Modalità Fotovoltaica (o a Tensione Zero): In questa modalità, il fotodiodo funziona senza polarizzazione esterna. La luce incidente genera una tensione attraverso il diodo. Questa modalità è adatta per applicazioni a bassa frequenza e dove la linearità è importante.

• Modalità Fotoconduttiva (o a Polarizzazione Inversa): In questa modalità, il fotodiodo è polarizzato inversamente. Questo aumenta la larghezza della regione di svuotamento e riduce la capacità di giunzione, con conseguente risposta più rapida. Tuttavia, la corrente di buio (corrente che scorre in assenza di luce) è più elevata in questa modalità.

• Modalità Avalanche: In questa modalità, viene applicata una tensione di polarizzazione inversa elevata, che consente agli elettroni di guadagnare energia sufficiente per ionizzare altri atomi, creando un effetto a valanga. Questo amplifica la corrente prodotta dalla luce incidente, rendendo il fotodiodo più sensibile.

Parametri Importanti:

• Responsività (Responsivity): Misura l'efficienza del fotodiodo nella conversione della luce in corrente. È definita come la corrente generata per unità di potenza ottica incidente (A/W).

• Corrente di Buio (Dark Current): La corrente che scorre attraverso il fotodiodo quando non c'è luce incidente. È un parametro critico che influenza la sensibilità del dispositivo.

• Tempo di Risposta (Response Time): Misura la velocità con cui il fotodiodo risponde a un cambiamento nella luce incidente. È influenzato dalla capacità di giunzione e dalla resistenza del diodo.

• Capacità di Giunzione (Junction Capacitance): La capacità della giunzione p-n, che influisce sul tempo di risposta del diodo.

Applicazioni:

I fotodiodi sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Rilevamento della Luce: Utilizzati in sensori di luce, misuratori di luce e rilevatori di fiamma.

• Comunicazioni Ottiche: Utilizzati come ricevitori in sistemi di comunicazione a fibra ottica.

• Imaging Medico: Utilizzati in scanner CT e altre apparecchiature di imaging medico.

• Lettori di Codici a Barre: Utilizzati per leggere i codici a barre nei negozi e nei magazzini.

• Controllo Industriale: Utilizzati in sistemi di controllo industriale per rilevare la presenza o l'assenza di oggetti.

Tipi di Fotodiodi:

• Pin Fotodiodi: Presentano uno strato intrinseco tra gli strati p e n, migliorando la loro responsività e velocità.
• Fotodiodi Avalanche (APD): Offrono elevata sensibilità grazie all'effetto a valanga.
• Fotodiodi Schottky: Utilizzano una giunzione metallo-semiconduttore.

Il tipo di fotodiodo scelto dipende dall'applicazione specifica e dai requisiti di prestazioni.