A Cosa Serve un Fotodiodo? Conversione Luce-Corrente per Solare, Comunicazioni e Sensori
Un fotodiodo è un dispositivo a giunzione PN semiconduttore che converte luce (fotoni) in corrente elettrica. È il cuore di celle solari, ricevitori fibra ottica e sensori di luce.
Come Funziona
- Fotone colpisce regione di esaurimento → crea coppia elettrone-lacuna.
- Campo elettrico built-in sposta elettroni verso lato n, lacune verso lato p.
- Corrente scorre (fotocorrente) proporzionale all'intensità luminosa.
Modalità di Funzionamento
- Fotovoltaico (bias zero): Genera tensione/corrente come una cella solare. Usato in pannelli solari, esposimetri.
- Fotoconduttivo (bias inverso): Risposta più veloce, corrente lineare vs. luce. Usato in comunicazioni ottiche, LiDAR, rilevamento impulsi.
Applicazioni Chiave
| Applicazione | Ruolo |
|---|---|
| Celle solari (PV) | Generazione di potenza (fotodiodi di grande area) |
| Ricevitori fibra ottica | Converti impulsi di luce in segnali elettrici (PIN/APD ad alta velocità) |
| Sensori ottici | Prossimità, luce ambientale, frequenza cardiaca (PPG), rilevamento fumo |
| Imaging medico | Rilevatori TC, ossimetria da polso |
| Sensori fotocamera | Ogni pixel è un fotodiodo (CMOS/CCD) |
Materiale = Intervallo di Lunghezza d'Onda
- Silicio (Si): 400–1100 nm (visibile + vicino-IR)
- Germanio (Ge): 800–1600 nm (bande telecom C/L)
- InGaAs: 900–1700 nm (SWIR, telecom)
- GaAs/AlGaAs: 850 nm (link VCSEL)
Piccoli, veloci, affidabili, nessuna parte mobile—i fotodiodi sono gli occhi del mondo optoelettronico.