¿Qué es un Fotodiodo PIN?
Los fotodiodos PIN son un tipo de fotodiodo que convierte la luz irradiada en señales eléctricas.
Existen tres tipos principales de fotodiodos: los de tipo PN, los de tipo PIN y los APD (fotodiodo de avalancha). El fotodiodo PIN tiene una estructura en la que se inserta un semiconductor intrínseco aislante (semiconductor tipo I) entre los semiconductores tipo P y tipo N.
En comparación con los fotodiodos PN, que consisten en un acoplamiento PN entre semiconductores de tipo P y de tipo N, los Fotodiodos PIN se caracterizan por un tiempo de respuesta más rápido desde la irradiación de luz hasta la conversión en una señal eléctrica.
Usos de los Fotodiodos PIN
Los fotodiodos PIN se caracterizan por su alta sensibilidad y rápido tiempo de respuesta y son los fotodiodos más utilizados.
En concreto, se utilizan en una amplia gama de campos, como elementos receptores de luz en sensores CCD y CMOS de cámaras digitales, captadores ópticos de CD y DVD, receptores de mandos a distancia, receptores de sistemas de comunicación óptica, detectores de luz como fotómetros y exposímetros, lectores de códigos de barras, lectores de caracteres, sensores de luz solar y sensores de túnel para automoción, detectores de rayos X y detectores de rayos X y radiaciones.
Principio de los Fotodiodos PIN
Un fotodiodo PIN está formado por un semiconductor aislante de tipo I intercalado entre semiconductores de tipo P y de tipo N.
La zona del semiconductor de tipo P es la zona fotosensible, la zona del semiconductor de tipo N es la zona del sustrato y la zona del semiconductor de tipo I sustituye a la capa de agotamiento y se convierte en la zona que absorbe la luz; la capa P es muy fina para facilitar la recepción de la luz en el interior y la capa I, que es la capa que absorbe la luz, es relativamente gruesa.
Cuando se aplica una polarización negativa a la cara P y una polarización positiva a la cara N, los huecos de la capa P se desplazan a la cara negativa y los electrones de la capa N se desplazan a la cara positiva, y la capa intermedia se convierte en una capa de agotamiento casi sin portadores; como al principio no hay portadores en la capa I, la capa de agotamiento se amplía con el grosor de la capa I.
Si se irradia luz con una energía superior a la brecha de banda desde el lado de la capa P, los electrones se foto-excitan para convertirse en electrones libres y se forman huecos a su paso. Los electrones generados en la capa de agotamiento se desplazan a la capa N y los huecos a la capa P, provocando una fotocorriente en el fotodiodos PIN. La magnitud de la corriente es proporcional a la intensidad de la luz incidente.
En los fotodiodos PIN, se aplica una polarización inversa a la amplia capa de agotamiento formada por la capa I, lo que da como resultado una velocidad de transferencia de portadores más rápida que en los fotodiodos PN y, por tanto, una velocidad de respuesta más rápida como fotosensor. La sensibilidad también es mayor debido a la amplia capa de agotamiento, que es la región que absorbe la luz.