___1.3 El fotodiodo

El fotodiodo se parece mucho a un diodo semiconductor común como se observa en el la Figura 1.11, pero tiene una característica que lo hace muy especial: es un dispositivo que conduce una cantidad de corriente eléctrica proporcional a la cantidad de luz que incide en él, y su región de operación esta limitada a la región de polarización inversa (Figura 1.12).

Figura 1.11: Símbolos del fotodiodo

Como se sabe la corriente de saturación inversa esta normalmente limitada a unos cuantos microamperes, debido a los portadores minoritarios generados en forma térmica en los materiales tipo N y P. Al exponerlo a radiaciones luminosas, la energía aportada por éstas provoca la ruptura de enlaces covalentes y por tanto libera portadores, permitiendo la circulación de corriente inversa generada por la fuente de polarización exterior (figura 1.14 b).

Figura 1.12: Curva característica del fotodiodo.

La corriente de oscuridad (Figura 1.12, 1.13) es aquella que ocurre sin luz aplicada. La corriente solo retornará a cero con una  polarización positiva aplicada igual a  V_T. El espaciamiento casi igual entre las curvas para el mismo incremento en el flujo luminoso indica que la corriente inversa y el flujo luminoso se relacionan en forma muy parecida a la lineal. Es decir, un aumento es  la intensidad luminosa dará  como resultado un incremento similar en la corriente inversa.  En la Figura 1.13 se muestra una grafica de estas dos cantidades  para mostrar  su    relación lineal   con respecto a un voltaje fijo VA de 20 V.

Figura 1.13:   I ( A) V_s fc ( a Va= 20v ) para el fotodiodo.

Un fotodiodo presenta una construcción análoga a la de un diodo LED, en el sentido que necesita una ventana transparente a la luz por la que se introduzcan los rayos luminosos para incidir en la unión PN. En la Figura 1.14, aparece una geometría típica.

Figura 1.14: (a) Construcción, (b) Arreglo de polarización básico

El fotodiodo se puede utilizar como dispositivo detector de luz, pues convierte la luz en una variación de corriente eléctrica y esta variación es la que se utiliza para informar que hubo un cambio en el nivel de iluminación sobre el fotodiodo.

A diferencia del LDR o fotorresistencia, el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminación y viceversa con mucha más velocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño.

Los materiales para  construir los fotodiodos son por lo general el Silicio o el Selenio, con menor frecuencia se emplean materiales como arseniuro de Galio, sulfuro de Cadmio y arseniuro de Indio.