¿Por qué un fotodiodo tiene polarización inversa?

Debido a que no es muy útil en la dirección de polarización directa, se comportará más o menos como un diodo normal.

La magia ocurre en la condición de polarización inversa donde la corriente inversa (en un diodo normal que podría llamarse corriente de fuga) depende y es proporcional a la cantidad de energía luminosa que llega a la unión. También hay un componente llamado corriente oscura que es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando no hay luz.

La corriente se puede convertir fácilmente a un voltaje usando un amplificador de transimpedancia.

Cuando conecta un fotodiodo en polarización directa (polarización directa), funcionará como un diodo normal.
Pero cuando el fotodiodo se usa en polarización inversa, la cantidad de electrones que fluyen a través de la barrera de unión PN son proporcionales a la cantidad de luz incidente en el diodo. Se genera una corriente en una región de agotamiento debido a la luz absorbida.
Esta cantidad de corriente es proporcional a la intensidad de la luz.

Esta cantidad de corriente es igual a la corriente de fuga (corriente oscura) + corriente generada por el fotodiodo.
La corriente oscura se definirá dependiendo de cuánto voltaje de polarización inversa se aplique para el fotodiodo.

Esto es lo que siento

En el sesgo hacia adelante, la resistencia hacia adelante (Rf) es prácticamente cero (o pocos ohmios), y hay muchos portadores (electrones y agujeros) que pueden cruzar la unión, pero los portadores que se generan debido a la luz incidente son insignificantes en comparación a estos transportistas, por lo que pasarán desapercibidos (de ahí la presencia de luz que no se puede detectar) y Rf casi permanece sin cambios.

Pero en polarización inversa, la corriente inversa es independiente del voltaje inverso (a menos que alcance el voltaje de corte, lo que es poco probable), y Rr, la resistencia inversa estará en su valor máximo, ahora si la luz incide en el diodo, aumentará no. de portadores (al romper los enlaces covalentes), por lo que la corriente aumenta, ahora podemos ver que el voltaje es el mismo pero la corriente aumentó (R = V / I), por lo que la resistencia inversa disminuye,

Este cambio en la resistencia o la corriente se puede percibir como la presencia de la luz.

Un fotodiodo funciona en el modo de polarización inversa.
Cuando la luz incide en la superficie de unión, se crean pares de agujeros de electrones. Esto se debe a que los electrones de valencia se liberan después de absorber la energía radiante. A medida que aumenta el par de agujeros de electrones, aumenta la corriente eléctrica inversa, es decir, el aumento en el par de agujeros de electrones es directamente proporcional al número de fotones que golpean la superficie de la unión. Por lo tanto, a medida que aumenta la intensidad de la luz, también aumenta la corriente de saturación.

El puente PN se vuelve “fotosensible ” solo cuando está conectado en modo de polarización inversa. La razón es que la corriente inversa sin luz es del orden de microamperios, el cambio en la corriente inversa debido a la luz también es del orden de microamperios y no se ve afectado por el voltaje inverso (dentro del punto de ruptura), por lo que hay Una linealidad entre el cambio en la luz actual y la incidente. Mientras que en el caso de polarización directa, la corriente directa (que está en el orden de mA) está dominada por la tensión directa, por lo que cuando cae la luz habrá cambios muy pequeños en ella … casi inadvertida …

Modo de polarización inversa de fotodiodo : el voltaje de barrera se aplica a un diodo, actúa como resistencia y la resistencia depende de la luz. En caso de ausencia de luz, los llamados flujos de corriente oscura. Después de iluminar, el número de cargas minoritarias aumenta causando

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Buenas respuestas Otra forma de pensar en la unión PN con polarización inversa es como una región de campo alto (debido a los iones dopantes que deja la polarización inversa de la unión). En el momento en que crea un par agujero-electrón a partir de un fotón, cada uno de estos portadores se separa rápidamente y se elimina de la región de agotamiento para crear una fotocorriente.

Esto es directamente análogo a por qué un Base-Collector está polarizado inversamente en un transistor bipolar en modo de amplificación lineal hacia adelante.

Considere un semiconductor de tipo n. Su densidad de portadores mayoritarios (electrones) es mucho mayor que la densidad de agujeros minoritarios, es decir (e >> h). Cuando se ilumina con luz, ambos tipos de portadores aumentan igualmente en número. es decir. (e ‘= e + Δ e) y (h’ = h + Δ h)

Ahora e >> h y Δ e = Δ h,

por lo tanto, Δ e / e << Δ h / h

es decir. (el aumento fraccional en las compañías minoritarias es mucho más que la fracción inc. en las compañías mayoritarias)

El cambio fraccional debido a los efectos fotográficos sobre la corriente de polarización inversa dominada por el operador minoritario es más fácil de medir que el cambio fraccional en la corriente de polarización directa dominada por el operador mayoritario.

Como un fotodiodo se usa para detectar señales ópticas y el cambio fraccional en la corriente de polarización inversa dominada por el portador minoritario debido al fotoefecto es más fácilmente medible que el cambio fraccional en la corriente de polarización directa. Por lo tanto, un fotodiodo se opera preferiblemente en condiciones de polarización inversa.

Debido a que el diodo de polarización directa se comporta como uno normal y la luz incidente no puede afectarlo, pero en polarización inversa, su acción será iniciar el átomo en la capa de agotamiento, la carga inicial será cero, luego se produce la luz incidente y se producen electrones y agujeros, pero debido a El agujero del campo eléctrico se mueve hacia el tipo p y los electrones se mueven hacia el tipo n de esta manera si quieren neutralizarse entre sí para que fluya a través del circuito externo. De esta forma, la corriente fluirá y dependerá de la intensidad de la luz.

En el fotodiodo de polarización directa, todos los portadores tienen energía suficiente para conducir la corriente, por lo que cuando la luz cae sobre él no habrá ningún efecto sobre esta condición, ya que la energía suministrada por la batería es mayor que la suministrada por los fotones de luz.

pero cuando el fotodiodo tiene polarización inversa, esta energía adicional proviene de estos fotones de luz y el diodo comienza a conducir, pero tenga en cuenta que la corriente debida al diodo fb está muy por encima de la corriente debido al diodo rb, por lo que, en general, esta corriente tiene un valor pequeño, por eso la foto El diodo funciona en condiciones de polarización inversa.

Todo lo anterior y un voltaje de polarización inversa más alto reduce la capacitancia de PD al engrosar la región agotada, lo que hace que responda a frecuencias más altas.

La polarización inversa reduce la capacitancia del diodo y aumenta su linealidad.