Caduta di Tensione del Fotodiodo: Cosa Aspettarsi

Non esiste una singola "caduta di tensione tipica" attraverso un fotodiodo perché il suo modo di funzionamento e il contesto di circuito definiscono la tensione. I due modi fondamentali si comportano diversamente:

1. Modo Fotovoltaico (Zero Bias / Cortocircuito)

• Il fotodiodo opera come sorgente di corrente. La tensione ai morsetti è vicina allo zero (caricata da massa virtuale di amplificatore transimpedenza o misura corrente di cortocircuito).
• Caduta di tensione ≈ 0 V (per progettazione).
• Uscita: Corrente di cortocircuito I_SC ∝ irradianza. Lineare su 7–9 decadi.

2. Modo Fotoconduttivo (Polarizzazione Inversa)

• Tensione inversa (V_R) applicata (tipicamente 5–50 V per Si, fino a 200 V per APD).
• Caduta di tensione = V_R applicata (meno piccola caduta IR nella resistenza di serie).
• Vantaggi: Minore capacità di giunzione → banda passante più alta; regione di deplezione più ampia → migliore efficienza quantistica a lunghezze d'onda lunghe.
• Corrente buia aumenta con V_R e temperatura.

3. Polarizzazione Diretta (Rara per Sensore)

• Se polarizzato in diretto (> ~0,6–0,7 V per Si), agisce come diodo regolare + offset di corrente foto.
• Caduta di tensione ≈ 0,6–0,8 V (dipendente da temperatura).
• Usato in alcune topologie di rilevamento temperatura o raccolta energia, non nella rilevazione standard.

Cosa Conta Effettivamente per la Progettazione

Non progettare intorno a "caduta di tensione." Progetta intorno a:

• Responsività (A/W): Corrente per potenza ottica alla lunghezza d'onda di interesse.
• Corrente Buia (I_D): Perdita a V_R di esercizio e temperatura. Imposta il pavimento di rumore (rumore di scatto).
• Capacità (C_J): Determina la banda passante con amplificatore transimpedenza (TIA): f_3dB ≈ 1/(2π R_F C_J).
• Tensione di Rottura (V_BR): Tensione inversa massima sicura.
• Potenza Ottica Equivalente al Rumore (NEP): Potenza ottica minima rilevabile.

Valori Tipici (Silicio PIN, 25°C)

Conclusione: In un circuito TIA corretto, la tensione del fotodiodo è fissata vicino a 0 V (fotovoltaico) o al tuo bias inverso scelto. La "caduta" è qualunque cosa tu applichi o l'amplificatore imponga—non una proprietà intrinseca del diodo come una Vf in diretto.