1. Absorción de fotones: Cuando un fotón con suficiente energía choca contra un material semiconductor, puede ser absorbido por un átomo del material.
2. Generación de pares electrón-hueco: El fotón absorbido transfiere su energía a un electrón dentro del átomo, lo que hace que el electrón se excite a un nivel de energía más alto. Esto deja un "agujero" cargado positivamente en la posición del electrón original. El electrón excitado y el hueco constituyen un par electrón-hueco.
3. Deriva y Difusión: El par electrón-hueco experimenta procesos de deriva y difusión. El campo eléctrico presente en el material semiconductor (debido a la polarización aplicada o al potencial incorporado) hace que los electrones y los huecos se muevan hacia sus respectivos electrodos (regiones de tipo n y tipo p).
4. Ionización por impacto: A medida que el electrón y el agujero se mueven a través del material semiconductor, pueden ganar suficiente energía cinética para soltar electrones adicionales de los átomos con los que chocan. Este proceso, conocido como ionización por impacto, conduce a la generación de nuevos pares electrón-hueco.
5. Efecto avalancha: Los electrones y huecos recién creados pueden sufrir más eventos de ionización por impacto, lo que lleva a un efecto de avalancha. Cada electrón o hueco puede crear potencialmente múltiples pares electrón-hueco adicionales mediante ionización por impacto.
Como resultado de este proceso, un solo fotón puede desencadenar una cascada de eventos de ionización y, en última instancia, generar múltiples portadores de carga. El número total de portadores de carga producidos puede ser significativamente mayor que el fotón único original, lo que resulta en la amplificación de la señal.
Los fotomultiplicadores y fotodiodos de avalancha son dispositivos electrónicos que utilizan este fenómeno para detectar y amplificar señales de poca luz, lo que permite medirlas y procesarlas de manera efectiva.
