Fotodiodos

Fotodiodos:
Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia deluz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.
Los fotodiodos son diodos de unión PN cuyas características eléctricas dependen de la cantidad de luz que incide sobre la unión. En la figura siguiente se muestra su símbolo circuital.

Aplicaciones:
Secomercializan fotodiodos con amplificadores, compensación de temperatura y estabilización en el mismo chip. Con la integración se reducen los problemas debidos a corrientes de fugas, interferencias y picos de ganancia debidos a capacidades parásitas.
Los fotodiodos se emplean no solo en comunicaciones ópticas y fotómetros, sino también para control de iluminación y brillo, control remoto porinfrarrojos, monitorización de llamas de gas y de petróleo (radiación ultravioleta centrada en la banda de 310 nm), enfoque automático y control de exposición en cámaras. Combinados con una fuente de luz, se emplean en codificadores de posición, medidas de distancia, espesor, transparencia y posición, como detectores de proximidad y de presencia. Los sensores de color se emplean para inspección y controlde calidad. Las agrupaciones de sensores se aplican al reconocimiento de formas, manipulación de papes (fotocopias), lectoras de tarjetas codificadas, entre otros.
Características del semiconductor:
El material empleado en la composición de un fotodiodo es un factor crítico para definir sus propiedades. Suelen estar compuestos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1µm);germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1,8 µm); o de cualquier otro material semiconductor.

Material | Longitud de onda (nm) |
Silicio | 190-1100 |
Germanio | 800-1900 |
Indio galio arsénico (InGaAs) | 800-2600 |
Sulfuro de plomo | <1000-3900 |
También es posible la fabricación de fotodiodos para su uso en el campo de los infrarrojos medios (longitud de ondaentre 5 y 20 µm), pero estos requieren refrigeración por nitrógeno líquido.
Antiguamente se fabricaban exposímetros con un fotodiodo de selenio de una superficie amplia.
Parámetros característicos:
Los fotodiodos p-i-n se caracterizan por su fácil fabricación, su alta fiabilidad, bajo ruido. Su ancho de banda es muy elevado. En la siguiente tabla se muestran los valores de las principalescaracterísticas de los tres tipos de fotodiodos p-i-n más comunes.

Los fotodiodos pueden fabricarse sobre material base de silicio o de germanio y, en cualquier caso, la unión se forma por el proceso de difusión para obtener una superficie de unión grande y uniforme. La sensibilidad relativa del silicio y la del germanio son similares, quedando la respuesta de este último más próxima a lasfrecuencias del infrarrojo y teniendo el primero una respuesta más uniforme en la radiación visible. Sin embargo, el silicio presenta una serie de ventajas sobre el germanio tal y como se detallan a continuación

Curvas características:
Curvas características de corriente en un fotodiodo en función de su polarización

Puede verse que el elemento se comporta como un generador de corriente casiconstante hasta que se alcanza su tensión de ruptura, tras lo cual se produce una avalancha de portadores y la destrucción del dispositivo.
Banda en que trabajan:

Fotoresistencia o fotoceldas:
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o...