Não existe "queda de tensão típica" única em um fotodiodo porque seu modo de operação e contexto do circuito definem a tensão. Os dois modos fundamentais comportam-se diferentemente:
1. Modo Fotovoltaico (Zero Bias / Curto-Circuito)
- Fotodiodo opera como fonte de corrente. Tensão terminal é próxima de zero (carregado por amp transimpedância virtual ground ou medição curto-circuito).
- Queda de tensão ≈ 0 V (por design).
- Saída: Curto-circuito ISC ∝ irradiância. Linear por 7–9 décadas.
2. Modo Fotocondutivo (Polarização Reversa)
- Tensão reversa (VR) aplicada (tipicamente 5–50 V para Si, até 200 V para APDs).
- Queda de tensão = VR aplicada (menos pequena queda IR em resistência série).
- Benefícios: Menor capacitância junção → maior largura de banda; região depleção mais larga → melhor eficiência quântica em comprimentos onda longos.
- Corrente de escuro aumenta com VR e temperatura.
3. Polarização Direta (Raro para Sensoriamento)
- Se polarizado diretamente (> ~0,6–0,7 V para Si), atua como diodo regular + offset fotocorrente.
- Queda de tensão ≈ 0,6–0,8 V (dependente temperatura).
- Usado em algumas topologias sensoriamento temperatura ou colheita energia, não detecção padrão.
O Que Realmente Importa para Projeto
Não projete em torno de "queda de tensão". Projete em torno de:
- Responsividade (A/W): Corrente por potência óptica no comprimento onda de interesse.
- Corrente de Escuro (ID): Vazamento em VR operacional e temperatura. Define piso ruído (shot noise).
- Capacitância (CJ): Determina largura de banda com amplificador transimpedância (TIA): f3dB ≈ 1/(2π RF CJ).
- Tensão Ruptura (VBR): Máx tensão reversa segura.
- Potência Óptica Equivalente a Ruído (NEP): Mínima potência óptica detectável.
Valores Típicos (Silício PIN, 25°C)
| Parâmetro | Faixa Típica |
|---|
| VBR | 30–200 V |
| CJ @ 0 V | 10–50 pF (área pequena), 100–500 pF (área grande) |
| CJ @ 10 V | 2–10 pF (pequena), 20–100 pF (grande) |
| ID @ 10 V | 1–10 nA (pequena), 10–100 nA (grande) |
| Responsividade @ 900 nm | 0,5–0,65 A/W |
Conclusão: Em circuito TIA adequado, tensão do fotodiodo é fixada perto de 0 V (fotovoltaico) ou no seu bias reverso escolhido. A "queda" é o que você aplica ou o amp impõe — não propriedade intrínseca do diodo como Vf direto.
