Un fotodiood on elektrooniline komponent mis tekitab valguse käes fotovoolu. Fotodioode kasutatakse fotogalvaanilistes päikesepatareides ja lineaarsetes fotodetektorites, andurites, mida kasutatakse valgussignaalide, näiteks optiliste signaalide või raadiolainete tuvastamiseks. Fotodioode kasutatakse ka mitteelektrilistes rakendustes, näiteks fotolitograafias, mis kasutab vahvlitele mustrite joonistamiseks väikseid peegleid.
Aastal fotogalvaanilised päikesepatareid, kõige levinum fotodioodi tüüp on valmistatud ränist. Samuti on fotodioodid, mis on valmistatud muudest materjalidest, näiteks galliumarseniidist (GaAs), indiumfosfiidist (InP) ja galliumnitriidist (GaN). Nendel erinevatel materjalidel on erinevad omadused, mis muudavad need konkreetseteks rakendusteks sobivaks. Fotodioodid valmistatakse tavaliselt pooljuhtmaterjali dopeerimisel liigse kandjaga. Liigsed elektronid või augud pärinevad tootmisprotsessi käigus lisatud dopinguainetest. Lisaks on see sisemiselt lihtne, pn-siirdega, kus üks pool on positiivselt ja teine negatiivselt laetud. Kui valgus tabab dioodi, siis elektronid voolavad positiivsele poolele ja augud negatiivsele poole. See laeb dioodi, tekitades fotovoolu, mis voolab dioodist välja vooluringi.
Kuidas see toimib?
Fotodiood on elektrooniline komponent, mis muudab valguse elektrilisteks signaalideks. Seda kasutatakse digikaamerates ja muudes seadmetes, nagu mikroskoobid ja teleskoobid.
See tähendab, et töötab footonite muutmisel elektronideks läbi protsessi, mida nimetatakse fotoelektriliseks efektiks. Igal valguse footonil on energia, mis põhjustab elektronide vabanemise fotodioodist. Need elektronid kogutakse kondensaatorisse, luues elektrilise signaali, mis on võrdeline fotodioodi tuvastatud valguse footonitega. Fotodioodid on tavaliselt valmistatud pooljuhtmaterjalist, nagu räni, galliumarseniid või III-V materjalid. Fotodioode saab valmistada ka muudest materjalidest, nagu germaanium või indiumfosfiid, kuid need materjalid on vähem levinud kui räni ja galliumarseniid.
Fotodioode saab kasutada valguse tuvastamiseks lainepikkustega alates nähtav valgus (400–700 nm) kuni infrapuna (1–3 μm). Räni neeldumisribade piirangute tõttu on aga pikalainelise infrapuna (> 4 μm) tuvastamine fotodioodide puhul keeruline. Lisaks võivad suure võimsusega laserid kahjustada räniandureid laservalgusest tuleneva kiire kuumenemise tõttu.
Fotodioodirakendused
Fotodiood erineb a vastupidavus LDRst fototakistid või valgustundlikud takistid. Fotodioodi puhul on see palju kiirem reageerimisajaga, mis avab uusi võimalusi selle kasutamiseks:
- Kiireks reageerimiseks pimeduse või valgustuse muutustele.
- CD-mängijad laserlugemiseks.
- optilised kiibid.
- Fiiberoptiliste ühenduste jaoks.
- Jne
Nagu näete, on fotodioodi rakendused laiad ja see toimib paremini kui LDR-takisti. Seetõttu on palju rakendusi, kus LDR ei kehtiks ja fotodiood on.
Integreerige Arduinoga
integreerida fotodiood Arduino tahvliga, on vaja ainult komponent korralikult ühendada ja kood kirjutada. Siin ma näitan teile näidet, kuigi saate seda muuta ja luua vajalikke projekte. Ühenduse osas on see väga lihtne, sel juhul kasutame A1-sisendit, see tähendab analoogsisendit, kuid soovi korral võite kasutada ka mis tahes muud analoogsisendit. Ja fotodioodi teine kontakt ühendatakse GND-ga.
Mis puudutab koodi, siis see on järgmine, lihtne lihtne väljavõte mõõta valguse intensiivsust koos fotodioodiga:
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);
}