Un פוטודיודה הוא רכיב אלקטרוני שמייצר זרם צילום בעת חשיפה לאור. פוטודיודות משמשות בתאים סולאריים פוטו-וולטאיים ובגלאי פוטו ליניאריים, חיישנים המשמשים לזיהוי אותות אור, כגון אותות אופטיים או גלי רדיו. פוטודיודות משמשות גם ביישומים שאינם חשמליים, כגון פוטוליתוגרפיה, המשתמשת במראות קטנות כדי לצייר דפוסים על פרוסות.
ב תאים סולאריים פוטו-וולטאיים, הסוג הנפוץ ביותר של פוטודיודה עשוי מסיליקון. ישנן גם פוטודיודות העשויות מחומרים אחרים, כגון גליום ארסניד (GaAs), אינדיום פוספיד (InP) וגליום ניטריד (GaN). לחומרים שונים אלו תכונות שונות ההופכות אותם למתאימים ליישומים ספציפיים. פוטודיודות מיוצרות בדרך כלל על ידי סימום החומר המוליך למחצה בעודף של נשאים. עודף אלקטרונים או חורים מגיעים מחומרי סימום שנוספו במהלך תהליך הייצור. יתר על כן, זה פשוט פנימי, עם צומת pn שבו צד אחד טעון חיובי והשני שלילי. כאשר האור פוגע בדיודה, הוא גורם לאלקטרונים לזרום לצד החיובי ולחורים לזרום לצד השלילי. זה מטעין את הדיודה, יוצר זרם צילום שזורם מהדיודה למעגל.
איך זה עובד?
פוטודיודה היא רכיב אלקטרוני הממיר אור לאותות חשמליים. הוא משמש במצלמות דיגיטליות והתקנים אחרים כגון מיקרוסקופים וטלסקופים.
כלומר, עובד על ידי המרת פוטונים לאלקטרונים באמצעות תהליך הנקרא אפקט הפוטואלקטרי. לכל פוטון של אור יש אנרגיה, שגורמת לשחרור אלקטרונים מהפוטודיודה. אלקטרונים אלה נאספים בקבל, ויוצרים אות חשמלי פרופורציונלי לפוטונים של האור שזוהה על ידי הפוטודיודה. פוטודיודות עשויות בדרך כלל מחומר מוליכים למחצה כגון סיליקון, גליום ארסניד או חומרים III-V. ניתן לייצר פוטודיודות גם מחומרים אחרים כמו גרמניום או אינדיום פוספיד, אך חומרים אלה נפוצים פחות מסיליקון וגליום ארסניד.
ניתן להשתמש בפוטודיודות כדי לזהות אור עם אורכי גל הנעים בין אור נראה (400-700 ננומטר) לאינפרא אדום (1-3 מיקרומטר). עם זאת, בשל המגבלות של פסי ספיגת סיליקון, זיהוי אינפרא אדום עם גלים ארוכים (>4 מיקרומטר) קשה לפוטודיודות. בנוסף, לייזרים בעלי הספק גבוה עלולים לפגוע בחיישני סיליקון עקב החימום המהיר הנובע מתאורת לייזר.
יישומי Photodiode
פוטודיודה שונה מא התנגדות LDR, כלומר נגדי פוטו או נגדים רגישים לאור. במקרה של הפוטודיודה, היא הרבה יותר מהירה בזמן התגובה, מה שפותח דרכים חדשות להשתמש בה:
- למעגלי תגובה מהירה לשינויים בחושך או בתאורה.
- נגני CD לקריאת לייזר.
- שבבים אופטיים.
- לחיבורי סיבים אופטיים.
- וכו '
כפי שאתה יכול לראות, היישומים של פוטודיודה רחבים, והיא מתפקדת טוב יותר מנגד LDR לתגובה שלה. לכן, ישנם יישומים רבים שבהם LDR לא יהיה תקף ופוטודיודה כן.
שילוב עם Arduino
להשתלב הפוטודיודה עם לוח הארדואינו, זה רק עניין של חיבור נכון של הרכיב וכתיבת הקוד. כאן אני אראה לך דוגמה, אם כי אתה יכול לשנות אותה וליצור את הפרויקטים שאתה צריך. לגבי החיבור, זה מאוד פשוט, במקרה הזה אנחנו הולכים להשתמש בכניסת A1, כלומר, האנלוגית, אבל אתה יכול להשתמש בכל אנלוגי אחר אם אתה מעדיף. והפין השני של הפוטודיודה יהיה מחובר ל-GND.
באשר לקוד, זהו הקוד הבא, קטע פשוט פשוט עבור למדוד את עוצמת האור עם הפוטודיודה:
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);
}