Un fotodiod ialah komponen elektronik yang menghasilkan arus foto apabila terdedah kepada cahaya. Fotodiod digunakan dalam sel solar fotovoltaik dan dalam pengesan foto linear, penderia yang digunakan untuk mengesan isyarat cahaya, seperti isyarat optik atau gelombang radio. Fotodiod juga digunakan dalam aplikasi bukan elektrik, seperti fotolitografi, yang menggunakan cermin kecil untuk melukis corak pada wafer.
Dalam sel suria fotovoltaik, jenis fotodiod yang paling biasa diperbuat daripada silikon. Terdapat juga fotodiod yang diperbuat daripada bahan lain, seperti gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), dan gallium nitride (GaN). Bahan yang berbeza ini mempunyai sifat yang berbeza yang menjadikannya sesuai untuk aplikasi tertentu. Fotodiod biasanya dibuat dengan mendopan bahan semikonduktor dengan lebihan pembawa. Lebihan elektron atau lubang datang daripada agen doping yang ditambahkan semasa proses pembuatan. Tambahan pula, ia secara dalaman mudah, dengan persimpangan pn di mana satu sisi bercas positif dan satu lagi negatif. Apabila cahaya mengenai diod, ia menyebabkan elektron mengalir ke sisi positif dan lubang mengalir ke negatif. Ini mengecas diod, mencipta arus foto yang mengalir keluar dari diod ke dalam litar.
Bagaimana ia berfungsi?
Fotodiod ialah komponen elektronik yang menukarkan cahaya kepada isyarat elektrik. Ia digunakan dalam kamera digital dan peranti lain seperti mikroskop dan teleskop.
Maksud saya, berfungsi dengan menukar foton kepada elektron melalui proses yang dipanggil kesan fotoelektrik. Setiap foton cahaya mempunyai tenaga, yang menyebabkan elektron dibebaskan daripada fotodiod. Elektron ini dikumpulkan dalam kapasitor, mencipta isyarat elektrik yang berkadar dengan foton cahaya yang dikesan oleh fotodiod. Fotodiod biasanya dibuat daripada bahan semikonduktor seperti silikon, gallium arsenide, atau bahan III-V. Fotodiod juga boleh dibuat daripada bahan lain seperti germanium atau indium phosphide, tetapi bahan ini kurang biasa berbanding silikon dan galium arsenide.
Fotodiod boleh digunakan untuk mengesan cahaya dengan panjang gelombang antara cahaya nampak (400-700 nm) kepada inframerah (1-3 μm). Walau bagaimanapun, disebabkan oleh batasan jalur penyerapan silikon, pengesanan inframerah gelombang panjang (> 4 μm) adalah sukar untuk fotodiod. Selain itu, laser berkuasa tinggi boleh merosakkan penderia silikon disebabkan oleh pemanasan pantas yang terhasil daripada pencahayaan laser.
Aplikasi Fotodiod
Fotodiod berbeza daripada a rintangan LDR, iaitu photoresistors atau perintang peka cahaya. Dalam kes fotodiod, ia adalah lebih cepat dalam masa tindak balas, yang membuka cara baharu untuk menggunakannya:
- Untuk litar tindak balas pantas kepada perubahan dalam kegelapan atau pencahayaan.
- Pemain CD untuk bacaan laser.
- cip optik.
- Untuk sambungan gentian optik.
- Dll
Seperti yang anda lihat, aplikasi fotodiod adalah luas, dan ia berfungsi lebih baik daripada perintang LDR untuk tindak balasnya. Oleh itu, terdapat banyak aplikasi di mana LDR tidak akan sah dan fotodiod adalah.
Sepadukan dengan Arduino
untuk mengintegrasikan fotodiod dengan papan Arduino, ia hanya masalah menyambungkan komponen dengan betul dan menulis kod. Di sini saya akan menunjukkan kepada anda satu contoh, walaupun anda boleh mengubah suai dan mencipta projek yang anda perlukan. Bagi sambungan, ia sangat mudah, dalam kes ini kita akan menggunakan input A1, iaitu, yang analog, tetapi anda boleh menggunakan mana-mana analog lain jika anda lebih suka. Dan pin lain fotodiod akan disambungkan kepada GND.
Bagi kod, ia adalah yang berikut, coretan ringkas untuk mengukur keamatan cahaya dengan fotodiod:
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);
}