Les photodétecteurs sont des dispositifs capables de détecter l’énergie électromagnétique, généralement la lumière, qui contient des particules de photons qui sont un type d’énergie électromagnétique. Bien qu’il en existe de nombreux types, les plus courants sont mécaniques, biologiques, chimiques. Les photodétecteurs peuvent également être utilisés comme thermomètres pour mesurer le rayonnement, générer une tension, amplifier un courant existant et enregistrer des images. Les plantes utilisent même une forme de photodétection pour guider leur croissance, car leurs cellules réagissent à la lumière et se développent vers elle. Qu’ils soient naturels ou artificiels, tous les photodétecteurs partagent un principe commun : une réaction déclenchée par la présence de lumière.
Un exemple de capteur mécanique de ce type serait un système de sécurité laser qui détecte la présence de lumière laser et son interruption, pour déterminer les intrusions et déclencher une alarme. Le capteur biologique le plus connu est l’œil, qui détecte et réagit à la lumière pour interpréter des signaux optiques, qu’il envoie ensuite au cerveau sous forme d’image. Le film photographique est l’une des formes les plus simples de capteurs chimiques – il utilise la lumière pour imprimer une image sur sa surface. Les photographes développent leur film dans des chambres noires pour éviter de l’abîmer si le film devait réagir chimiquement à la lumière.
Avec un large éventail d’utilisations, les photodétecteurs apparaissent partout, des télescopes à détection de particules au grand collisionneur de hadrons en passant par les lunettes de soleil sensibles aux UV. La majorité des photodétecteurs sont calibrés pour détecter la lumière et le rayonnement sur un spectre très précis, allant de l’ultra-violet à l’infrarouge. Les appareils infrarouges, tels que les capteurs de chaleur et les télécommandes de télévision, utilisent la lumière du spectre infrarouge pour transmettre un signal, qui est capturé et interprété par un détecteur. Lorsqu’un bouton est enfoncé sur une télécommande de télévision, la télécommande émet un signal infrarouge sur une longueur d’onde invisible à l’œil humain. Le téléviseur intercepte et interprète le signal comme une commande pour baisser le volume, changer de chaîne ou allumer ou éteindre.
Selon leur objectif, les photodétecteurs peuvent avoir une variété d’autres fonctions. Par exemple, les semi-conducteurs et les circuits semi-conducteurs utilisent des photodétecteurs pour conduire un courant électrique en transformant la lumière en électricité. Lorsque le semi-conducteur est exposé à la lumière dans son spectre cible, le matériau semi-conducteur absorbe les photons qui agissent sur les électrons pour séparer les paires électron-trou et créer des électrons dans un état excité. Ce résultat permet aux électrons de voyager librement en tant que milieu conducteur, ce qui crée un photocourant. Cette action conductrice fait des semi-conducteurs un composant de base clé de pratiquement tous les appareils électroniques modernes.