Un fotodiodas yra elektroninis komponentas kuri veikiant šviesai sukuria fotosrovę. Fotodiodai naudojami fotovoltiniuose saulės elementuose ir linijiniuose fotodetektoriuose, jutikliuose, naudojamuose šviesos signalams, pvz., optiniams signalams ar radijo bangoms, aptikti. Fotodiodai taip pat naudojami neelektrinėse srityse, pavyzdžiui, fotolitografijoje, kuri naudoja mažus veidrodžius, kad pieštų raštus ant plokštelių.
Į fotovoltiniai saulės elementai, labiausiai paplitęs fotodiodų tipas yra pagamintas iš silicio. Taip pat yra fotodiodų, pagamintų iš kitų medžiagų, tokių kaip galio arsenidas (GaAs), indžio fosfidas (InP) ir galio nitridas (GaN). Šios skirtingos medžiagos turi skirtingas savybes, todėl jos yra tinkamos tam tikroms reikmėms. Fotodiodai dažniausiai gaminami puslaidininkinę medžiagą legiruojant nešiklių pertekliumi. Elektronų ar skylių perteklius atsiranda dėl gamybos proceso metu pridėtų dopingo medžiagų. Be to, jis iš vidaus yra paprastas, su pn jungtimi, kur viena pusė yra teigiamai įkrauta, o kita - neigiamai. Kai šviesa patenka į diodą, elektronai tekėja į teigiamą pusę, o skylės - į neigiamą. Tai įkrauna diodą ir sukuria fotosrovę, kuri iš diodo patenka į grandinę.
Kaip tai veikia?
Fotodiodas yra elektroninis komponentas, paverčiantis šviesą į elektrinius signalus. Jis naudojamas skaitmeniniuose fotoaparatuose ir kituose įrenginiuose, pavyzdžiui, mikroskopuose ir teleskopuose.
Turiu galvoje, veikia paverčiant fotonus į elektronus per procesą, vadinamą fotoelektriniu efektu. Kiekvienas šviesos fotonas turi energijos, dėl kurios iš fotodiodo išsiskiria elektronai. Šie elektronai surenkami į kondensatorių, sukuriant elektrinį signalą, proporcingą fotodiodo aptiktiems šviesos fotonams. Fotodiodai paprastai gaminami iš puslaidininkinės medžiagos, tokios kaip silicis, galio arsenidas arba III-V medžiagos. Fotodiodai taip pat gali būti pagaminti iš kitų medžiagų, tokių kaip germanis arba indžio fosfidas, tačiau šios medžiagos yra mažiau paplitusios nei silicio ir galio arsenidas.
Fotodiodai gali būti naudojami aptikti šviesą, kurios bangos ilgiai svyruoja nuo matoma šviesa (400–700 nm) iki infraraudonųjų spindulių (1–3 μm). Tačiau dėl silicio sugerties juostų apribojimų fotodiodams sunku aptikti ilgųjų bangų infraraudonuosius spindulius (>4 μm). Be to, didelės galios lazeriai gali sugadinti silicio jutiklius dėl greito kaitinimo, atsirandančio dėl lazerio apšvietimo.
Fotodiodų programos
Fotodiodas skiriasi nuo a atsparumas LDR, tai yra fotorezistoriai arba šviesai jautrūs rezistoriai. Fotodiodo atveju jo atsako laikas yra daug greitesnis, o tai atveria naujus jo panaudojimo būdus:
- Greitai reaguoti į tamsos ar apšvietimo pokyčius.
- CD grotuvai skaitymui lazeriu.
- optiniai lustai.
- Šviesolaidinėms jungtims.
- Ir tt
Kaip matote, fotodiodo pritaikymas yra platus, o jo atsakas veikia geriau nei LDR rezistorius. Todėl yra daug programų, kuriose LDR negalioja, o fotodiodas yra netinkamas.
Integruoti su Arduino
integruoti fotodiodas su Arduino plokšte, tereikia tinkamai prijungti komponentą ir parašyti kodą. Čia parodysiu pavyzdį, nors jūs galite jį modifikuoti ir kurti reikiamus projektus. Kalbant apie ryšį, tai labai paprasta, šiuo atveju mes naudosime A1 įvestį, tai yra analoginį, tačiau, jei norite, galite naudoti bet kurį kitą analoginį. O kitas fotodiodo kontaktas bus prijungtas prie GND.
Kalbant apie kodą, tai yra paprastas paprastas fragmentas išmatuoti šviesos intensyvumą su fotodiodu:
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);
}