Un fotodiodo es un componente electrónico que produce una fotocorriente cuando se expone a la luz. Los fotodiodos se utilizan en las células solares fotovoltaicas y en los fotodetectores lineales, sensores que se emplean para detectar señales de luz, como señales ópticas u ondas de radio. Los fotodiodos también se utilizan en aplicaciones no eléctricas, como la fotolitografía, que utiliza pequeños espejos para dibujar patrones en obleas.
En las células solares fotovoltaicas, el tipo más común de fotodiodo está hecho de silicio. También existen fotodiodos de otros materiales, como el arseniuro de galio (GaAs), el fosfuro de indio (InP) y el nitruro de galio (GaN). Estos distintos materiales tienen propiedades diferentes que los hacen adecuados para aplicaciones concretas. Los fotodiodos suelen fabricarse dopando el material semiconductor con un exceso de portadores. El exceso de electrones o huecos procede de los agentes de dopaje añadidos durante el proceso de fabricación. Además, tiene es simple a nivel interno, con una unión p-n en la que un lado está cargado positivamente y el otro negativamente. Cuando la luz incide en el diodo, hace que los electrones fluyan por el lado positivo y los huecos por el negativo. Esto carga el diodo, creando una fotocorriente que fluye fuera del diodo hacia un circuito.
¿Cómo funciona?
Un fotodiodo es un componente electrónico que convierte la luz en señales eléctricas. Se utiliza en cámaras digitales y otros dispositivos como microscopios y telescopios.
Es decir, funciona convirtiendo los fotones en electrones mediante un proceso llamado efecto fotoeléctrico. Cada fotón de luz tiene energía, lo que hace que se liberen electrones del fotodiodo. Estos electrones se recogen en un condensador, creando una señal eléctrica proporcional a los fotones de luz detectados por el fotodiodo. Los fotodiodos suelen estar hechos de un material semiconductor como el silicio, el arseniuro de galio o materiales III-V. Los fotodiodos también pueden estar hechos de otros materiales como el germanio o el fosfuro de indio, pero estos materiales son menos comunes que el silicio y el arseniuro de galio.
Los fotodiodos pueden utilizarse para detectar luz con longitudes de onda que van desde la luz visible (400-700 nm) hasta el infrarrojo (1-3 μm). Sin embargo, debido a las limitaciones de las bandas de absorción del silicio, la detección del infrarrojo de onda larga (>4 μm) es difícil para los fotodiodos. Además, los láseres de alta potencia pueden dañar los sensores de silicio debido al rápido calentamiento que resulta de la iluminación láser.
Aplicaciones del fotodiodo
Un fotodiodo es diferente a una resistencia LDR, es decir, las fotoresistencias o resistencias sensibles a la luz. En el caso del fotodiodo es mucho más veloz en el tiempo de respuesta, por lo que abre nuevas vías de utilización:
- Para circuitos de respuesta rápida a cambios de oscuridad o iluminación.
- Lectores de CD para la lectura del láser.
- Chips ópticos.
- Para las conexiones de fibra óptica.
- Etc.
Como puedes ver, las aplicaciones de un fotodiodo son amplias, y se comporta mejor que una resistencia LDR por su respuesta. Por tanto, existen muchas aplicaciones donde una LDR no sería válida y un fotodiodo sí que lo es.
Integrar con Arduino
Para integrar el fotodiodo con la placa Arduino, simplemente se trata de conectar el componente adecuadamente y escribir el código. Aquí te mostraré un ejemplo, aunque tú puedes modificarlo y crear los proyectos que necesites. En cuanto a la conexión, es muy sencilla, en este caso vamos a usar la entrada A1, es decir, la analógica, pero puedes usar cualquier otra analógica si lo prefieres. Y el otro pin del fotodiodo irá conectado a GND.
En cuanto al código, es el siguiente, un simple snippet sencillo para medir la intensidad de luz con el fotodiodo:
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);
}