Un fotodiodo è un componente elettronico che produce una fotocorrente quando esposto alla luce. I fotodiodi sono utilizzati nelle celle solari fotovoltaiche e nei fotorivelatori lineari, sensori utilizzati per rilevare segnali luminosi, come segnali ottici o onde radio. I fotodiodi sono utilizzati anche in applicazioni non elettriche, come la fotolitografia, che utilizza piccoli specchi per disegnare motivi sui wafer.
Nel celle solari fotovoltaiche, il tipo più comune di fotodiodo è in silicio. Esistono anche fotodiodi realizzati con altri materiali, come arseniuro di gallio (GaAs), fosfuro di indio (InP) e nitruro di gallio (GaN). Questi diversi materiali hanno proprietà diverse che li rendono adatti per applicazioni specifiche. I fotodiodi sono solitamente realizzati drogando il materiale semiconduttore con un eccesso di vettori. Gli elettroni o le lacune in eccesso provengono da agenti droganti aggiunti durante il processo di produzione. Inoltre, è internamente semplice, con una giunzione pn in cui un lato è caricato positivamente e l'altro negativamente. Quando la luce colpisce il diodo, fa fluire gli elettroni verso il lato positivo e le lacune verso il negativo. Questo carica il diodo, creando una fotocorrente che fuoriesce dal diodo in un circuito.
come funziona?
Un fotodiodo è un componente elettronico che converte la luce in segnali elettrici. Viene utilizzato nelle fotocamere digitali e in altri dispositivi come microscopi e telescopi.
Vale a dire, funziona convertendo i fotoni in elettroni attraverso un processo chiamato effetto fotoelettrico. Ogni fotone di luce ha energia, che provoca il rilascio di elettroni dal fotodiodo. Questi elettroni vengono raccolti in un condensatore, creando un segnale elettrico proporzionale ai fotoni di luce rilevati dal fotodiodo. I fotodiodi sono tipicamente realizzati con un materiale semiconduttore come silicio, arseniuro di gallio o materiali III-V. I fotodiodi possono anche essere realizzati con altri materiali come il germanio o il fosfuro di indio, ma questi materiali sono meno comuni del silicio e dell'arseniuro di gallio.
I fotodiodi possono essere utilizzati per rilevare la luce con lunghezze d'onda che vanno dal luce visibile (400-700 nm) a infrarossi (1-3 μm). Tuttavia, a causa dei limiti delle bande di assorbimento del silicio, il rilevamento dell'infrarosso a onde lunghe (>4 μm) è difficile per i fotodiodi. Inoltre, i laser ad alta potenza possono danneggiare i sensori al silicio a causa del rapido riscaldamento che risulta dall'illuminazione laser.
Applicazioni del fotodiodo
Un fotodiodo è diverso da a resistenza LDR, ovvero fotoresistenze o resistori fotosensibili. Nel caso del fotodiodo, è molto più veloce nei tempi di risposta, il che apre nuove modalità di utilizzo:
- Per circuiti di risposta rapida ai cambiamenti di oscurità o illuminazione.
- Lettori CD per lettura laser.
- chip ottici.
- Per connessioni in fibra ottica.
- Etc.
Come puoi vedere, le applicazioni di un fotodiodo sono ampie e si comporta meglio di un resistore LDR per la sua risposta. Pertanto, ci sono molte applicazioni in cui un LDR non sarebbe valido e un fotodiodo lo è.
Integra con Arduino
per integrare il fotodiodo con la scheda Arduino, è solo questione di collegare correttamente il componente e scrivere il codice. Qui ti mostrerò un esempio, anche se puoi modificarlo e creare i progetti di cui hai bisogno. Per quanto riguarda la connessione, è molto semplice, in questo caso utilizzeremo l'ingresso A1, cioè quello analogico, ma se preferisci puoi usare un altro analogico. E l'altro pin del fotodiodo sarà collegato a GND.
Per quanto riguarda il codice, è il seguente, un semplice frammento di codice per misurare l'intensità della luce con il 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);
}