Un fotodíode és un component electrònic que produeix una fotocorrent quan s'exposa a la llum. Els fotodíodes s'utilitzen a les cèl·lules solars fotovoltaiques i als fotodetectors lineals, sensors que s'utilitzen per detectar senyals de llum, com ara senyals òptics o ones de ràdio. Els fotodíodes també es fan servir en aplicacions no elèctriques, com la fotolitografia, que utilitza petits miralls per dibuixar patrons en hòsties.
En les cèl·lules solars fotovoltaiques, el tipus més comú de fotodíode està fet de silici. També hi ha fotodíodes d'altres materials, com l'arseniur de gal·li (GaAs), el fosfur d'indi (InP) i el nitrur de gal·li (GaN). Aquests diferents materials tenen propietats diferents que els fan adequats per a aplicacions concretes. Els fotodiodes solen fabricar-se dopant el material semiconductor amb un excés de portadors. L'excés d'electrons o forats procedeix dels agents de dopatge afegits durant el procés de fabricació. A més, té és simple a nivell intern, amb una unió pn on un costat està carregat positivament i l'altre negativament. Quan la llum incideix al díode, fa que els electrons flueixin pel costat positiu i els buits pel negatiu. Això carrega el díode, creant una fotocorrent que flueix fora del díode cap a un circuit.
Com funciona?
Un fotodíode és un component electrònic que converteix la llum en senyals elèctrics. S'utilitza en càmeres digitals i altres dispositius com ara microscopis i telescopis.
És a dir, funciona convertint els fotons en electrons mitjançant un procés anomenat efecte fotoelèctric. Cada fotó de llum té energia, cosa que fa que s'alliberin electrons del fotodíode. Aquests electrons es recullen en un condensador, creant un senyal elèctric proporcional als fotons de llum detectats pel fotodíode. Els fotodíodes solen estar fets d'un material semiconductor com el silici, l'arsenur de gal·li o materials III-V. Els fotodíodes també poden estar fets d'altres materials com el germani o el fosfur d'indi, però aquests materials són menys comuns que el silici i l'arsenur de gal·li.
Els fotodíodes es poden utilitzar per detectar llum amb longituds d'ona que van des de la llum visible (400-700 nm) fins a l'infraroig (1-3 μm). Tot i això, a causa de les limitacions de les bandes d'absorció del silici, la detecció de l'infraroig d'ona llarga (>4 μm) és difícil per als fotodíodes. A més, els làsers d'alta potència poden fer malbé els sensors de silici a causa del ràpid escalfament que resulta de la il·luminació làser.
Aplicacions del fotodíode
Un fotodíode és diferent d'una resistència LDR, és a dir, les fotoresistències o resistències sensibles a la llum. En el cas del fotodíode és molt més veloç en el temps de resposta, per això obre noves vies d'utilització:
- Per a circuits de resposta ràpida a canvis de foscor o il·luminació.
- Lectors de CD per a la lectura del làser.
- Xips òptics.
- Per a les connexions de fibra òptica.
- Etc...
Com podeu veure, les aplicacions d'un fotodíode són àmplies, i es comporta millor que una resistència LDR per la vostra resposta. Per tant, hi ha moltes aplicacions on una LDR no seria vàlida i un fotodíode sí que ho és.
Integrar amb Arduino
Per integrar el fotodíode amb la placa Arduino, simplement es tracta de connectar el component adequadament i escriure el codi. Aquí te'n mostraré un exemple, encara que tu pots modificar-lo i crear els projectes que necessitis. Quant a la connexió, és molt senzilla, en aquest cas farem servir l'entrada A1, és a dir, l'analògica, però pots fer servir qualsevol altra analògica si ho prefereixes. I l'altre pin del fotodíode anirà connectat a GND.
Pel que fa al codi, és el següent, un simple snippet senzill per mesurar la intensitat de llum amb el fotodíode:
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);
}