Un fotodioda je elektronička komponenta koja proizvodi fotostruju kada je izložena svjetlosti. Fotodiode se koriste u fotonaponskim solarnim ćelijama i u linearnim fotodetektorima, senzorima koji se koriste za detekciju svjetlosnih signala, kao što su optički signali ili radio valovi. Fotodiode se također koriste u neelektričnim aplikacijama, kao što je fotolitografija, koja koristi mala ogledala za crtanje uzoraka na pločicama.
U fotonaponskih solarnih ćelija, najčešći tip fotodioda je napravljen od silikona. Postoje i fotodiode napravljene od drugih materijala, kao što su galijum arsenid (GaAs), indijum fosfid (InP) i galijum nitrid (GaN). Ovi različiti materijali imaju različita svojstva koja ih čine pogodnim za specifične primjene. Fotodiode se obično prave dopiranjem poluvodičkog materijala sa viškom nosača. Višak elektrona ili rupa dolazi od dopinga koji se dodaju tokom procesa proizvodnje. Nadalje, interno je jednostavan, sa pn spojem gdje je jedna strana pozitivno nabijena, a druga negativno. Kada svjetlost udari u diodu, uzrokuje da elektroni teku na pozitivnu stranu, a rupe na negativnu stranu. Ovo puni diodu, stvarajući fotostruju koja teče iz diode u kolo.
Kako to funkcioniše?
Fotodioda je elektronska komponenta koja pretvara svjetlost u električne signale. Koristi se u digitalnim fotoaparatima i drugim uređajima kao što su mikroskopi i teleskopi.
Mislim radi pretvaranjem fotona u elektrone kroz proces koji se naziva fotoelektrični efekat. Svaki foton svjetlosti ima energiju, koja uzrokuje oslobađanje elektrona iz fotodiode. Ovi elektroni se skupljaju u kondenzatoru, stvarajući električni signal proporcionalan fotonima svjetlosti koje detektuje fotodioda. Fotodiode se obično prave od poluvodičkog materijala kao što je silicijum, galijum arsenid ili III-V materijali. Fotodiode se također mogu napraviti od drugih materijala kao što su germanij ili indijum fosfid, ali ovi materijali su rjeđi od silicija i galij arsenida.
Fotodiode se mogu koristiti za detekciju svjetlosti s talasnim dužinama u rasponu od vidljivo svjetlo (400-700 nm) do infracrveno (1-3 μm). Međutim, zbog ograničenja opsega apsorpcije silicijuma, detekcija dugovalnog infracrvenog zračenja (>4 μm) je teška za fotodiode. Uz to, laseri velike snage mogu oštetiti silikonske senzore zbog brzog zagrijavanja koje je rezultat laserskog osvjetljenja.
Primjena fotodioda
Fotodioda se razlikuje od a otpor LDR, odnosno fotootpornici ili otpornici osjetljivi na svjetlost. U slučaju fotodiode, mnogo je brži u vremenu odziva, što otvara nove načine korištenja:
- Za kola brzog odgovora na promjene u mraku ili osvjetljenju.
- CD plejeri za lasersko čitanje.
- optički čipovi.
- Za veze sa optičkim vlaknima.
- Itd
Kao što možete vidjeti, primjena fotodiode je široka i radi bolje od LDR otpornika za svoj odziv. Stoga postoji mnogo aplikacija u kojima LDR ne bi bio valjan, a fotodioda jest.
Integracija sa Arduinom
da se integriše fotodiodu sa Arduino pločom, samo je pitanje pravilnog povezivanja komponente i pisanja koda. Ovdje ću vam pokazati primjer, iako ga možete modificirati i kreirati projekte koji su vam potrebni. Što se tiče veze, vrlo je jednostavno, u ovom slučaju ćemo koristiti A1 ulaz, odnosno analogni, ali možete koristiti bilo koji drugi analogni ako želite. A drugi pin fotodiode će biti spojen na GND.
Što se tiče koda, on je sljedeći, jednostavan isječak za izmeriti intenzitet svetlosti sa fotodiodom:
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);
}