Un фотодиод бир электрондук компонент жарыкка дуушар болгондо фототок пайда кылат. Фотодиоддор фотоэлектрдик күн батареяларында жана сызыктуу фотодетекторлордо, оптикалык сигналдар же радио толкундар сыяктуу жарык сигналдарын аныктоо үчүн колдонулган сенсорлордо колдонулат. Фотодиоддор ошондой эле фотолитография сыяктуу электрдик эмес колдонмолордо колдонулат, ал пластинкаларга үлгүлөрдү тартуу үчүн кичинекей күзгүлөрдү колдонот.
боюнча фотоэлектрдик күн батареялары, фотодиоддун эң кеңири таралган түрү кремнийден жасалган. Галлий арсениди (GaAs), индий фосфиди (InP) жана галлий нитриди (GaN) сыяктуу башка материалдардан жасалган фотодиоддор да бар. Бул ар кандай материалдар, аларды белгилүү бир колдонмолор үчүн ылайыктуу кылган ар кандай касиеттерге ээ. Фотодиоддор көбүнчө жарым өткөргүч материалды ашыкча алып жүрүүчүлөр менен аралаштыруу жолу менен жасалат. Ашыкча электрондор же тешиктер өндүрүш процессинде кошулган допингдик агенттерден келип чыгат. Андан тышкары, ал ички жагынан жөнөкөй, бир жагы оң, экинчиси терс заряддуу pn түйүнү менен. Жарык диодго тийгенде, электрондор оң тарапка, тешиктер терс тарапка агып кетет. Бул диодду заряддап, диоддон чынжырга агып чыккан фототокту жаратат.
Ал кантип иштейт?
Фотодиод жарыкты электрдик сигналга айландыруучу электрондук компонент. Бул санариптик камераларда жана микроскоптор жана телескоптор сыяктуу башка аппараттарда колдонулат.
Башкача айтканда, фотондорду электрондорго айландыруу менен иштейт фотоэффект деп аталган процесс аркылуу. Жарыктын ар бир фотонунун энергиясы бар, бул фотодиоддон электрондорду бөлүп чыгарат. Бул электрондор конденсатордо чогултулуп, фотодиод тарабынан аныкталган жарыктын фотондоруна пропорционалдуу электрдик сигналды түзүшөт. Фотодиоддор, адатта, кремний, галлий арсениди же III-V материалдар сыяктуу жарым өткөргүч материалдан жасалат. Фотодиоддорду германий же индий фосфиди сыяктуу башка материалдардан да жасоого болот, бирок бул материалдар кремний жана галлий арсенидине караганда азыраак кездешет.
Фотодиоддор толкун узундуктары менен жарыкты аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн көрүнүүчү жарык (400-700 нм) инфракызыл (1-3 мкм). Бирок, кремнийди жутуу тилкелеринин чектөөлөрүнөн улам, фотодиоддор үчүн узун толкундуу инфракызыл (>4 мкм) аныктоо кыйынга турат. Кошумчалай кетсек, жогорку кубаттуулуктагы лазерлер лазердик жарыктан улам тез ысып кеткендиктен кремний сенсорлоруна зыян келтириши мүмкүн.
Фотодиоддук колдонмолор
Фотодиод башкадан айырмаланат каршылык LDR, башкача айтканда, фоторезисторлор же жарыкка сезгич резисторлор. Фотодиоддо, ал жооп берүү убактысында бир топ ылдамыраак, бул аны колдонуунун жаңы жолдорун ачат:
- Караңгылыктын же жарыктын өзгөрүшүнө тез жооп берүү схемалары үчүн.
- Лазердик окуу үчүн CD ойноткучтар.
- оптикалык чиптер.
- Була-оптикалык байланыштар үчүн.
- Ж.б.
Көрүнүп тургандай, фотодиоддун колдонмолору кеңири жана ал LDR резисторуна караганда жакшыраак жооп берет. Ошондуктан, LDR жарактуу болбой турган жана фотодиод болгон көптөгөн тиркемелер бар.
Arduino менен интеграция
бириктирүү Arduino тактасы менен фотодиод, бул жөн гана компонентти туура туташтыруу жана кодду жазуу маселеси. Бул жерде мен сизге бир мисал көрсөтөм, бирок сиз аны өзгөртүп, керектүү долбоорлорду түзө аласыз. Туташууга келсек, бул абдан жөнөкөй, бул учурда биз A1 киргизүүнү, башкача айтканда, аналогдук киргизүүнү колдонобуз, бирок эгер кааласаңыз, башка аналогду колдонсоңуз болот. Ал эми фотодиоддун башка пин GND менен туташтырылат.
Кодго келсек, бул төмөнкү, жөнөкөй жөнөкөй үзүндү жарык интенсивдүүлүгүн өлчөө фотодиод менен:
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);
}