FOTODIODOS:

Os fotodiodos são constituídos de maneira análoga aos diodos de junção. A junção PN é polarizada inversamente e, portanto, circula uma corrente no diodo, a conhecida corrente de saturação. A corrente de saturação é uma corrente de portadores minoritários, isto é, elétrons no tipo P e buracos no tipo N. Quando um feixe luminoso incide na região de depleção, são quebradas ligações covalentes, aumentando a concentração dos portadores minoritários e, consequentemente, provocando o aumento da corrente de saturação. Essa corrente atua no circuito associado ao fotodiodo.

Normalmente o fabricante fornece gráficos que indicam a variação da corrente de saturação em função da tensão reversa aplicada ao diodo, tendo como parâmetro o fluxo luminoso que incide sobre a junção ou o iluminamento da mesma.

Vamos analisar o funcionamento de dois tipos de fotodiodos, o PIN e o APD e depois mostraremos algumas aplicações práticas destes dispositivos.

• Fotodiodos PIN:

O fotodiodo PIN tem a seguinte estrutura:

As regiões p e n que possuem alto nível de dopagem são separadas por uma região intrínseca de depleção de largura W que é levemente dopada.

Quando um fóton incidente tem energia maior ou igual ao intervalo energético entre as bandas ("band-gap") do semi-condutor utilizado, essa energia fornecida pelo fóton excita um elétron da banda de valência fazendo este se deslocar para a banda de condução. Este processo vai gerando pares de elétron/lacuna que constituem justamente os fotoportadores.

O elevado campo elétrico na região de depleção faz com que os portadores se separem e sejam recolhidos pelos terminais da junção inversamente polarizada. Este movimento de cargas provoca um fluxo de corrente no circuito exterior, conhecida como corrente fotodetectada.

• Fotodiodos APD:

Os fotodiodos APD são fotodiodos que combinam a detecção de sinais óticos com amplificação interna da fotocorrente. O ganho interno é dado através da multiplicação avalanche de transportadores na região da junção. Sua vantagem é uma razão elevada de sinal-ruído , especialmente a altas taxas de bits.

Os fotodiodos de avalanche são construídos de forma a terem uma região com um elevado campo elétrico que irá acelerar os fotoportadores até uma velocidade suficiente para que as colisões entre os átomos produzam novos portadores. Estas partículas criadas por ionização são aceleradas pelo campo elétrico dando então continuidade ao processo de avalanche. A maioria dos sistemas de transmissão a longa distância e com elevada velocidade de transmissão utilizam APD na seção frontal do receptor.

Atualmente os dispositivos fotossensíveis são muito utilizados e podemos encontrá-los facilmente no nosso dia a dia.