Un fotodioda je elektronička komponenta koji proizvodi fotostruju kada je izložen svjetlosti. Fotodiode se koriste u fotonaponskim solarnim ćelijama iu linearnim fotodetektorima, senzorima koji se koriste za otkrivanje svjetlosnih signala, kao što su optički signali ili radio valovi. Fotodiode se također koriste u neelektričnim aplikacijama kao što je fotolitografija, koja koristi mala zrcala za crtanje uzoraka na pločicama.
U fotonaponske solarne ćelije, najčešći tip fotodiode izrađen je od silicija. Postoje i fotodiode izrađene od drugih materijala, kao što su galijev arsenid (GaAs), indijev fosfid (InP) i galijev nitrid (GaN). Ovi različiti materijali imaju različita svojstva koja ih čine prikladnima za specifične primjene. Fotodiode se obično izrađuju dopiranjem poluvodičkog materijala s viškom nosača. Višak elektrona ili rupa dolazi od doping sredstava dodanih tijekom procesa proizvodnje. Nadalje, iznutra je jednostavan, s pn spojem gdje je jedna strana pozitivno nabijena, a druga negativno. Kada svjetlost udari u diodu, uzrokuje protok elektrona na pozitivnu stranu, a rupe na negativnu. Ovo puni diodu, stvarajući fotostruju koja teče iz diode u krug.
Kako se to radi?
Fotodioda je elektronička komponenta koja pretvara svjetlost u električne signale. Koristi se u digitalnim fotoaparatima i drugim uređajima kao što su mikroskopi i teleskopi.
To jest, radi pretvaranjem fotona u elektrone kroz proces koji se naziva fotoelektrični efekt. Svaki foton svjetlosti ima energiju, koja uzrokuje oslobađanje elektrona iz fotodiode. Ti se elektroni skupljaju u kondenzatoru, stvarajući električni signal proporcionalan fotonima svjetlosti koje detektira fotodioda. Fotodiode se obično izrađuju od poluvodičkih materijala kao što su silicij, galijev arsenid ili III-V materijali. Fotodiode se također mogu izraditi od drugih materijala kao što su germanij ili indijev fosfid, ali ti su materijali rjeđi od silicija i galijevog arsenida.
Fotodiode se mogu koristiti za detekciju svjetlosti valnih duljina u rasponu od vidljiva svjetlost (400-700 nm) do infracrvena (1-3 μm). Međutim, zbog ograničenja apsorpcijskih vrpci silicija, detekcija dugovalnog infracrvenog zračenja (>4 μm) je teška za fotodiode. Osim toga, laseri velike snage mogu oštetiti silikonske senzore zbog brzog zagrijavanja koje je posljedica laserskog osvjetljenja.
Primjene fotodioda
Fotodioda se razlikuje od a otpor LDR, odnosno fotootpornici ili otpornici osjetljivi na svjetlo. U slučaju fotodiode, ona je puno brža u vremenu odziva, što otvara nove načine njezine uporabe:
- Za strujne krugove s brzim odgovorom na promjene u tami ili osvjetljenju.
- CD playeri za lasersko čitanje.
- optički čipovi.
- Za veze s optičkim vlaknima.
- Itd.
Kao što vidite, primjena fotodiode je široka i radi bolje od LDR otpornika za svoj odziv. Stoga postoje mnoge primjene u kojima LDR ne bi bio valjan, a fotodioda jest.
Integrirajte s Arduinom
integrirati fotodioda s Arduino pločom, samo je pitanje pravilnog povezivanja komponente i pisanja koda. Ovdje ću vam pokazati primjer, iako ga možete modificirati i izraditi projekte koji su vam potrebni. Što se tiče spajanja, vrlo je jednostavno, u ovom slučaju koristit ćemo A1 ulaz, odnosno analogni, ali po želji možete koristiti bilo koji drugi analogni. A drugi pin fotodiode bit će spojen na GND.
Što se tiče koda, on je sljedeći, jednostavan isječak za mjeriti intenzitet svjetla 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);
}