Un fotodióda egy elektronikus alkatrészek amely fény hatására fotoáramot hoz létre. A fotodiódákat fotovoltaikus napelemekben és lineáris fotodetektorokban használják, amelyek fényjelek, például optikai jelek vagy rádióhullámok érzékelésére szolgálnak. A fotodiódákat nem elektromos alkalmazásokban is használják, mint például a fotolitográfiában, amely kis tükrök segítségével rajzol mintákat az ostyákra.
Az fotovoltaikus napelemek, a legelterjedtebb fotodiódatípus szilíciumból készül. Vannak más anyagokból készült fotodiódák is, például gallium-arzenidből (GaAs), indium-foszfidból (InP) és gallium-nitridből (GaN). Ezek a különböző anyagok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek alkalmassá teszik őket bizonyos alkalmazásokhoz. A fotodiódák általában úgy készülnek, hogy a félvezető anyagot feleslegben lévő hordozóanyaggal adalékolják. A felesleges elektronok vagy lyukak a gyártási folyamat során hozzáadott adalékanyagokból származnak. Továbbá belsőleg egyszerű, pn átmenettel rendelkezik, ahol az egyik oldal pozitív, a másik negatív töltésű. Amikor a fény eléri a diódát, az elektronok a pozitív oldalra, a lyukak pedig a negatív oldalra áramlanak. Ez feltölti a diódát, és fényáramot hoz létre, amely a diódából áramlik egy áramkörbe.
Hogyan működik?
A fotodióda egy elektronikus alkatrész, amely a fényt elektromos jelekké alakítja. Digitális fényképezőgépekben és más eszközökben, például mikroszkópokban és teleszkópokban használják.
Értem fotonok elektronokká alakításával működik fotoelektromos hatásnak nevezett folyamaton keresztül. A fény minden fotonjának energiája van, ami elektronok szabadul fel a fotodiódából. Ezeket az elektronokat egy kondenzátorban gyűjtik össze, és a fotodióda által észlelt fény fotonjaival arányos elektromos jelet hoznak létre. A fotodiódák jellemzően félvezető anyagokból, például szilíciumból, gallium-arzenidből vagy III-V anyagokból készülnek. A fotodiódák más anyagokból is készülhetnek, például germániumból vagy indium-foszfidból, de ezek az anyagok kevésbé elterjedtek, mint a szilícium és a gallium-arzenid.
A fotodiódák segítségével detektálható a fény, amelynek hullámhossza a látható fénytől (400-700 nm) infravörösig (1-3 μm). A szilícium abszorpciós sávok korlátai miatt azonban a hosszú hullámú infravörös (>4 μm) detektálása nehézkes a fotodiódák esetében. Ezenkívül a nagy teljesítményű lézerek károsíthatják a szilícium-érzékelőket a lézeres megvilágításból eredő gyors felmelegedés miatt.
Fotodióda alkalmazások
A fotodióda különbözik a ellenállás LDR, azaz fotoellenállások vagy fényérzékeny ellenállások. A fotodióda esetében sokkal gyorsabb a válaszideje, ami új felhasználási módokat nyit meg:
- Gyors reakcióáramkörökhöz a sötétség vagy a világítás változásaira.
- CD-lejátszók lézeres olvasáshoz.
- optikai chipek.
- Száloptikai csatlakozásokhoz.
- Stb.
Mint látható, a fotodióda alkalmazásai szélesek, és jobban teljesít, mint az LDR ellenállás. Ezért sok olyan alkalmazás létezik, ahol az LDR nem érvényes, a fotodióda pedig az.
Integráld az Arduino-val
integrálni a fotodióda az Arduino kártyával, csak a komponens megfelelő csatlakoztatása és a kód megírása a lényeg. Itt mutatok egy példát, bár módosíthatja és létrehozhatja a szükséges projekteket. Ami a csatlakozást illeti, nagyon egyszerű, ebben az esetben az A1 bemenetet fogjuk használni, vagyis az analógot, de használhatunk bármilyen más analógot, ha úgy tetszik. A fotodióda másik érintkezője pedig a GND-hez lesz kötve.
Ami a kódot illeti, ez a következő, egy egyszerű, egyszerű részlet a számára mérje meg a fény intenzitását fotodiódával:
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);
}