Un fotodiode er en elektronisk komponent der producerer en fotostrøm, når den udsættes for lys. Fotodioder bruges i fotovoltaiske solceller og i lineære fotodetektorer, sensorer der bruges til at detektere lyssignaler, såsom optiske signaler eller radiobølger. Fotodioder bruges også i ikke-elektriske applikationer, såsom fotolitografi, som bruger små spejle til at tegne mønstre på wafere.
I fotovoltaiske solceller, den mest almindelige type fotodiode er lavet af silicium. Der er også fotodioder lavet af andre materialer, såsom galliumarsenid (GaAs), indiumphosphid (InP) og galliumnitrid (GaN). Disse forskellige materialer har forskellige egenskaber, der gør dem velegnede til specifikke applikationer. Fotodioder fremstilles normalt ved at dope halvledermaterialet med et overskud af bærere. Overskydende elektroner eller huller kommer fra dopingmidler tilsat under fremstillingsprocessen. Ydermere er det indvendigt enkelt, med et pn-kryds, hvor den ene side er positivt ladet og den anden negativ. Når lys rammer dioden, får det elektroner til at strømme til den positive side og huller til at strømme til den negative. Dette oplader dioden, hvilket skaber en fotostrøm, der strømmer ud af dioden og ind i et kredsløb.
Hvordan fungerer det?
En fotodiode er en elektronisk komponent, der omdanner lys til elektriske signaler. Det bruges i digitale kameraer og andre enheder såsom mikroskoper og teleskoper.
Jeg mener virker ved at omdanne fotoner til elektroner gennem en proces kaldet den fotoelektriske effekt. Hver foton af lys har energi, som får elektroner til at blive frigivet fra fotodioden. Disse elektroner opsamles i en kondensator, hvilket skaber et elektrisk signal, der er proportionalt med fotonerne af lys, der detekteres af fotodioden. Fotodioder er typisk lavet af et halvledermateriale såsom silicium, galliumarsenid eller III-V materialer. Fotodioder kan også fremstilles af andre materialer såsom germanium eller indiumphosphid, men disse materialer er mindre almindelige end silicium og galliumarsenid.
Fotodioder kan bruges til at detektere lys med bølgelængder lige fra synligt lys (400-700 nm) til infrarødt (1-3 μm). Men på grund af begrænsningerne af siliciumabsorptionsbånd er detektion af langbølget infrarød (>4 μm) vanskelig for fotodioder. Derudover kan højeffektlasere beskadige siliciumsensorer på grund af den hurtige opvarmning, der er resultatet af laserbelysning.
Fotodiode applikationer
En fotodiode er forskellig fra en modstand LDRdet vil sige fotomodstande eller lysfølsomme modstande. I tilfældet med fotodioden er den meget hurtigere i responstid, hvilket åbner op for nye måder at bruge den på:
- Til hurtige reaktionskredsløb på ændringer i mørke eller belysning.
- CD-afspillere til laserlæsning.
- optiske chips.
- Til fiberoptiske forbindelser.
- Osv
Som du kan se, er anvendelserne af en fotodiode brede, og den yder bedre end en LDR-modstand for dens respons. Derfor er der mange applikationer, hvor en LDR ikke ville være gyldig, og en fotodiode er.
Integrer med Arduino
at integrere fotodioden med Arduino-kortet, det er bare et spørgsmål om at tilslutte komponenten korrekt og skrive koden. Her vil jeg vise dig et eksempel, selvom du kan ændre det og oprette de projekter, du har brug for. Hvad angår forbindelsen, er det meget enkelt, i dette tilfælde skal vi bruge A1-indgangen, det vil sige den analoge, men du kan bruge enhver anden analog, hvis du foretrækker det. Og den anden ben på fotodioden vil blive forbundet til GND.
Hvad angår koden, er det følgende, et simpelt simpelt uddrag til måle lysintensiteten med fotodioden:
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);
}