Un fotodiode is een elektronisch onderdeel die een fotostroom produceert bij blootstelling aan licht. Fotodiodes worden gebruikt in fotovoltaïsche zonnecellen en in lineaire fotodetectoren, sensoren die worden gebruikt om lichtsignalen te detecteren, zoals optische signalen of radiogolven. Fotodiodes worden ook gebruikt in niet-elektrische toepassingen zoals fotolithografie, waarbij kleine spiegels worden gebruikt om patronen op wafels te tekenen.
In de fotovoltaïsche zonnecellen, is het meest voorkomende type fotodiode gemaakt van silicium. Er zijn ook fotodiodes gemaakt van andere materialen, zoals galliumarsenide (GaAs), indiumfosfide (InP) en galliumnitride (GaN). Deze verschillende materialen hebben verschillende eigenschappen waardoor ze geschikt zijn voor specifieke toepassingen. Fotodiodes worden meestal gemaakt door het halfgeleidermateriaal te doteren met een overmaat aan dragers. Overtollige elektronen of gaten zijn afkomstig van dopingmiddelen die tijdens het productieproces zijn toegevoegd. Verder is het intern eenvoudig, met een pn-overgang waarbij de ene kant positief geladen is en de andere negatief. Wanneer licht de diode raakt, zorgt dit ervoor dat elektronen naar de positieve kant stromen en gaten naar de negatieve. Dit laadt de diode op, waardoor een fotostroom ontstaat die uit de diode in een circuit stroomt.
Hoe werkt het?
Een fotodiode is een elektronische component die licht omzet in elektrische signalen. Het wordt gebruikt in digitale camera's en andere apparaten zoals microscopen en telescopen.
Dat wil zeggen, werkt door fotonen om te zetten in elektronen via een proces dat het foto-elektrisch effect wordt genoemd. Elk foton van licht heeft energie, waardoor elektronen vrijkomen uit de fotodiode. Deze elektronen worden verzameld in een condensator, waardoor een elektrisch signaal ontstaat dat evenredig is met de fotonen van licht die door de fotodiode worden gedetecteerd. Fotodiodes zijn meestal gemaakt van een halfgeleidermateriaal zoals silicium, galliumarsenide of III-V-materialen. Fotodiodes kunnen ook gemaakt worden van andere materialen zoals germanium of indiumfosfide, maar deze materialen komen minder vaak voor dan silicium en galliumarsenide.
Fotodiodes kunnen worden gebruikt om licht te detecteren met golflengten variërend van de zichtbaar licht (400-700 nm) naar infrarood (1-3 m). Vanwege de beperkingen van siliciumabsorptiebanden is detectie van langgolvig infrarood (> 4 m) echter moeilijk voor fotodiodes. Bovendien kunnen hoogvermogenlasers siliciumsensoren beschadigen vanwege de snelle verwarming die het gevolg is van laserverlichting.
Fotodiode-toepassingen
Een fotodiode is anders dan een weerstand LDR, dat wil zeggen fotoweerstanden of lichtgevoelige weerstanden. In het geval van de fotodiode is deze veel sneller in reactietijd, wat nieuwe manieren opent om hem te gebruiken:
- Voor snelle reactiecircuits op veranderingen in duisternis of verlichting.
- CD-spelers voor laserlezen.
- optische chips.
- Voor glasvezelverbindingen.
- Enz.
Zoals u kunt zien, zijn de toepassingen van een fotodiode breed en presteert deze beter dan een LDR-weerstand voor zijn respons. Daarom zijn er veel toepassingen waarbij een LDR niet geldig zou zijn en een fotodiode wel.
Integreren met Arduino
integreren de fotodiode met het Arduino-bord, het is gewoon een kwestie van het onderdeel goed aansluiten en de code schrijven. Hier zal ik je een voorbeeld laten zien, hoewel je het kunt wijzigen en de projecten kunt maken die je nodig hebt. Wat betreft de verbinding, het is heel eenvoudig, in dit geval gaan we de A1-ingang gebruiken, dat wil zeggen de analoge, maar je kunt elke andere analoge gebruiken als je dat wilt. En de andere pin van de fotodiode wordt verbonden met GND.
Wat betreft de code, het is het volgende, een eenvoudig eenvoudig fragment voor: lichtintensiteit meten met de fotodiode:
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);
}