Es un tipo especial de diodo (semiconductor con unión PN) que permite el paso de corriente solo cuando se encuentra expuesto a algún tipo de luz característica del fotodiodo. Esta luz puede ser ultravioleta, visible, infrarroja, etc.

Pero no solo puede permitir el paso de corriente, también puede generar un voltaje transformando la energía lumínica en energía eléctrica de muy baja potencia, pero suficiente como para ser detectada y amplificada por otros circuitos electrónicos, actuando en cualquier caso como un sensor de luz.

Tiene dos terminales, el más corto está conectado al cátodo del fotodiodo y el terminal más largo al ánodo.

En su estructura constructiva puede contar con lentes y filtros que permiten disminuir la superficie sensible de exposición al concentrar la luz en la zona sensible del fotodiodo. Con ello, se aumenta su respuesta en frecuencia (conmutaciones más rápidas) ya que cuanto menor es la superficie de contacto de la unión PN (zona sensible a la luz), menor es la capacitancia que se crea y más rápidas se realizan las transiciones entre estados de conducción y no conducción.

Como se comentó anteriormente, se le puede hacer trabajar de dos maneras:

Modo Fotoconductor: El fotodiodo se polariza inversamente. Es decir, se aplica una tensión para llevar al diodo a la zona de trabajo en la que no conduce corriente. Realmente, como en cualquier diodo polarizado inversamente, si que existe una conducción muy pequeña de corriente (del orden de microamperios) llamada Corriente de Saturación. En determinados modelos puede ser suficiente con mantener la tensión aplicada muy cercana de los cero voltios. En presencia de luz, esta corriente de saturación comienza a aumentar, dando lugar a una llamada Fotocorriente. La relación entre el valor de esta fotocorriente y la potencia lumínica incidente se puede conseguir hacer muy lineal en el proceso de fabricación en un rango de trabajo determinado (relación directa y proporcional entre corriente y energía lumínica). Otra característica importante es que el valor de la tensión inversa casi no tiene influencia en la fotocorriente y solo una influencia débil en la corriente de saturación cuando no incide luz sobre el fotodiodo. Sin embargo, si que tiene influencia en la velocidad de conmutación o respuesta en frecuencia ya que con una tensión mayor se tiende a acelerar su respuesta, aunque teniendo el inconveniente de un mayor calentamiento y consumo eléctrico.

Modo Fotovoltaico (Generando voltaje): Trabaja como una célula fotovoltaica. El fotodiodo iluminado genera un voltaje que se puede medir. Sin embargo, este voltaje no es proporcional a potencia de luz recibida (falta de linealidad), y el rango de trabajo es bastante pequeño. Además, los tiempos de detección de luz o cambios de estado no llegan al máximo de sus posibilidades como ocurre cuando trabaja en Modo Fotoconductor.

En la siguiente gráfica típica de relación entre corriente y tensión en un fotodiodo se aprecian ambos modos o zonas de trabajo:

La ventaja de los fotodiodos frente a los fototransistores es su linealidad (proporcionalidad entre corriente y potencia de luz incidente) y su excelente respuesta en frecuencia (conmutaciones mucho más rápidas), siendo por ello componentes esenciales en las comunicaciones digitales ultra-rápidas que hacen uso de la fibra óptica. Las cabezas lectoras de los reproductores de CDs o DVDs también cuentan con fotodiodos para transformar la luz reflejada en los surcos perforados en el CD o DVD en impulsos eléctricos que son procesados por el sistema para reproducir el contenido grabado.

Componentes y Símbolos Electrónicos
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