¿Qué es el Fotodiodo?
El fotodiodo es una especie de diodo semiconductor de unión pn que funciona con la intensidad de la luz que cae sobre él en la condición de polarización inversa.
Principio de funcionamiento del fotodiodo
Cuando un diodo está en condición de sesgo inverso, habría una corriente de saturación inversa fluyendo a través de ella desde el terminal positivo al negativo del diodo. Los inevitables portadores de carga minoritarios causan esta corriente de saturación inversa en el cristal semiconductor. El valor de esta corriente de saturación inversa no depende del voltaje inverso aplicado a través del diodo, sino que depende de la concentración de portadoras de carga minoritaria en el cristal semiconductor. Por lo tanto, para un cierto rango de voltaje inverso a través del diodo, esta corriente permanece casi constante. Podemos controlar la corriente de saturación inversa en un diodo controlando la concentración de portadoras de carga minoritaria en el cristal semiconductor. Podemos cambiar la concentración de portadores de carga minoritarios en un semiconductor suministrando energía externa al cristal.
En el fotodiodo, hacemos lo mismo para controlar la conductividad del dispositivo. Como el nombre sugiere en el fotodiodo, la unión pn se expone a la luz. Dependiendo de la intensidad de la luz, los enlaces covalentes en el cristal se rompen y generan pares de orificios de electrones libres a través y cerca de la unión pn. Como resultado, la corriente inversa en el diodo aumenta o, en otras palabras, la conductividad del dispositivo aumenta.
NB: Aquí hay que tener en cuenta que en un fotodiodo, sólo la porción de unión de pn del diodo debe ser expuesta a la luz, esto es porque si la luz se aleja de la unión, los pares de orificios de electrones creados fuera de la unión tienen suficiente tiempo para recombinarse, por lo que no pueden contribuir a la corriente inversa. Pero los pares electrón-agujero creados en la unión o muy cerca de ella, pueden propagarse fácilmente hacia la polaridad opuesta debido a la influencia del campo eléctrico a través de la unión y por lo tanto la corriente a través del fotodiodo aumenta.
Construcción de Fotodiodo
Los fotodiodos están disponibles en un paquete metálico. El diodo es una unión p n, montado en un sustrato de plástico aislado. Luego sellamos el sustrato de plástico en la caja metálica. En la parte superior de la caja metálica, hay una ventana transparente, que permite que la luz llegue hasta el La unión PN. Dos cables, el ánodo y el cátodo del diodo salen del fondo de la caja de metal. Una lengüeta que se extiende desde el lado de la parte inferior de la caja de metal identifica el cátodo de plomo. 
Símbolo de Fotodiodo
El símbolo de un fotodiodo es como un diodo ordinario, excepto por dos flechas inclinadas hacia abajo para simbolizar la luz.
Característica del fotodiodo
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Resistencia a la oscuridad del fotodiodo
Es cierto que siempre hay algunos portadores de carga minoritarios en el cristal semiconductor, incluso en condiciones de extrema oscuridad, estos portadores de carga minoritarios en el cristal semiconductor están presentes debido a las inevitables impurezas y a la excitación térmica natural del cristal. Así que incluso en condiciones de oscuridad, habría una diminuta y constante corriente de saturación inversa en el diodo. Esta corriente está fijada para un fotodiodo, y la corriente se conoce como corriente oscura. La relación entre el máximo voltaje inverso soportable y la corriente oscura de un fotodiodo se llama resistencia a la oscuridad de ese diodo.
- Cuando aplicamos luz al diodo, la corriente inversa aumenta. Esta relación es lineal. El valor de la corriente inversa es directamente proporcional a la intensidad de la energía de la luz incidente.
- Si seguimos aumentando la intensidad de la luz, después de un cierto valor de corriente inversa. La corriente no aumentará más con el aumento de la intensidad de la luz. Llamamos a este valor máximo de corriente inversa como corriente de saturación del fotodiodo.
Aplicaciones del Fotodiodo
Hay muchas aplicaciones del fotodiodo. No tenemos el alcance de discutir todas las aplicaciones del fotodiodo en este breve artículo. Discutiremos aquí sólo dos populares aplicación del fotodiodo.
Circuito de alarma usando fotodiodo
Por lo tanto, ponemos una fuente de luz de tal manera que la luz siempre cae sobre un fotodiodo. Mientras que la luz tenga golpes en la función del fotodiodo, habría una corriente inversa a través del diodo, ya que el diodo ya está conectado en condición de polarización inversa en el circuito de alarma. Si se produce una obstrucción en la fuente de luz, la corriente inversa en el fotodiodo se reduce al nivel de corriente oscura. El circuito está diseñado de tal manera que cuando la corriente inversa baja, una campana de alarma comienza a sonar. Podemos colocar este arreglo en la puerta para impedir la entrada de personas. En este arreglo, el rayo de luz cruza la puerta de un lado a otro. Encajamos el fotodiodo en el lado opuesto de la fuente de luz. Cuando cualquier persona entra por la puerta, el rayo de luz se rompe y suena la alarma.
Circuito de contador usando fotodiodo
Cuando los números de artículos pasan por una cinta transportadora, estos pueden ser fácilmente contados usando fotodiodo. Aquí, adjuntamos una fuente de luz en un lado de la cinta transportadora y un fotodiodo en el lado opuesto de la cinta. La fuente de luz y el fotodiodo están colocados de tal manera que la luz llega directamente al fotodiodo. A medida que la luz cae sobre el fotodiodo habrá una corriente de recuperación inversa en el circuito. Conectamos el fotodiodo con un circuito contador. El rayo de luz se rompe, el contador recibe un incremento. Cuando un objeto pasa el rayo de luz, éste se rompe y el contador cuenta el objeto.
