Un фотодиод е електронен компонент който произвежда фототок, когато е изложен на светлина. Фотодиодите се използват във фотоволтаични слънчеви клетки и в линейни фотодетектори, сензори, използвани за откриване на светлинни сигнали, като оптични сигнали или радиовълни. Фотодиодите се използват и в неелектрически приложения като фотолитография, която използва малки огледала за рисуване на шарки върху вафли.
В фотоволтаични слънчеви клетки, най-често срещаният тип фотодиод е направен от силиций. Има и фотодиоди, направени от други материали, като галиев арсенид (GaAs), индиев фосфид (InP) и галиев нитрид (GaN). Тези различни материали имат различни свойства, които ги правят подходящи за специфични приложения. Фотодиодите обикновено се правят чрез легиране на полупроводниковия материал с излишък от носители. Излишните електрони или дупки идват от допинг агенти, добавени по време на производствения процес. Освен това той е вътрешно прост, с pn преход, където едната страна е положително заредена, а другата отрицателно. Когато светлината удари диода, тя кара електроните да текат към положителната страна и дупките да текат към отрицателната. Това зарежда диода, създавайки фототок, който изтича от диода във верига.
Как действа тя?
Фотодиодът е електронен компонент, който преобразува светлината в електрически сигнали. Използва се в цифрови фотоапарати и други устройства като микроскопи и телескопи.
Това означава, работи чрез преобразуване на фотони в електрони чрез процес, наречен фотоелектричен ефект. Всеки фотон светлина има енергия, която кара електроните да бъдат освободени от фотодиода. Тези електрони се събират в кондензатор, създавайки електрически сигнал, пропорционален на фотоните светлина, открити от фотодиода. Фотодиодите обикновено се изработват от полупроводников материал като силиций, галиев арсенид или III-V материали. Фотодиодите могат да бъдат направени и от други материали като германиев или индиев фосфид, но тези материали са по-рядко срещани от силиций и галиев арсенид.
Фотодиодите могат да се използват за откриване на светлина с дължини на вълните, вариращи от видима светлина (400-700 nm) до инфрачервена (1-3 μm). Въпреки това, поради ограниченията на силициевите абсорбционни ленти, откриването на дълговълнов инфрачервен (>4 μm) е трудно за фотодиодите. Освен това лазерите с висока мощност могат да повредят силициевите сензори поради бързото нагряване, което е резултат от лазерното осветление.
Приложения на фотодиоди
Фотодиодът е различен от a съпротивление LDR, тоест фоторезистори или светлочувствителни резистори. В случая с фотодиода той е много по-бърз като време за реакция, което отваря нови начини за използването му:
- За вериги с бърза реакция при промени в тъмнината или осветлението.
- CD плейъри за лазерно четене.
- оптични чипове.
- За оптични връзки.
- Т.н.
Както можете да видите, приложенията на фотодиода са широки и той се представя по-добре от LDR резистор за своята реакция. Следователно има много приложения, при които LDR не би бил валиден, а фотодиодът е.
Интегриране с Arduino
да интегрирам фотодиодът с платката Arduino, това е само въпрос на правилно свързване на компонента и писане на кода. Тук ще ви покажа пример, въпреки че можете да го модифицирате и да създадете проектите, от които се нуждаете. Що се отнася до връзката, тя е много проста, в този случай ще използваме входа A1, тоест аналоговия, но можете да използвате всеки друг аналогов, ако предпочитате. А другият щифт на фотодиода ще бъде свързан към GND.
Що се отнася до кода, той е следният, прост прост фрагмент за измервайте интензитета на светлината с фотодиод:
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.print();
}
void loop ()
{
int lightsensor = analogRead(A1);
float voltage = lightsensor * (5.0 / 1023.0);
Serial.print(voltage);
Serial.println();
delay(2000);
}