Fotodiodeja

Fotodiodeja ovat puolijohdeantureita, jotka muuntavat valon sähköiseksi nykyksi. Ne perustuvat valon absorptioon ja seuraavaan elektronihole-pareja tuottavaan prosessiin p-n- tai pn-in -rakenteessa. Tyypillisesti fotodiodeja käytetään vastajännitteessä, jolloin syntyy fotokuvake ja lineaarinen valovirta on verrannollinen valon intensityyn.

Fotodiodit jaetaan useisiin tyyppeihin. Perinteinen p-n‑fotodiode on yksinkertainen ja nopea, mutta PIN‑fotodiode tarjoaa suuremman ohivirran ja paremman herkkyyden suurissa valonintensiteeteissä. Avalanche‑fotodiodeja (APD) käytetään, kun tarvitaan erittäin suurta havainnollistamisvaihetta; niissä muodostuu toimeentuleva vuoto- eli käyttövoima suurennetusta käänteisjännitteestä, mikä nostaa vastuskyvyn. Materiaalit vaikuttavat herkkyyteen ja taajuusvasteeseen: piin fotodiodit toimivat yleisesti näkyvän valon ja lähinäköalueen kanssa, Gea suurilla infrapuna-alueilla, sekä InGaAs‑fotodiodit yleisesti 1,0–2,5 μm:n alueella (ardotteleva teleyhteyden sovellus).

Tärkeimmät suorituskykyominaisuudet ovat responsiivisuus (vastus, A/W), herkkyys, reagoimisaika ja taustavirta/dark current. Käytännössä fotodiodeja optisessa viestinnässä, tiedon lukemisessa ja spektroskopiassa käytetään usein vastajännitteisiä koteloita sekä transimpedanssivahvistimien kanssa, jotta saavutetaan hyvä signaali-kohinasuhde ja nopea vaste.

Fotodiodeja sovelletaan lisäksi lääketieteessä, turvallisuus- ja automaatiojärjestelmissä sekä astronomiassa, missä tarvitaan nopeaa ja herkää valohavaitsemista. Valinta riippuu halutusta spektristä, herkkyydestä ja nopeudesta, sekä kohinatasosta ja toimintaympäristön lämpötilasta.