Un fotodiody jest element elektroniczny który wytwarza fotoprąd pod wpływem światła. Fotodiody są stosowane w fotowoltaicznych ogniwach słonecznych oraz w fotodetektorach liniowych, czujnikach służących do wykrywania sygnałów świetlnych, takich jak sygnały optyczne lub fale radiowe. Fotodiody są również wykorzystywane w zastosowaniach nieelektrycznych, takich jak fotolitografia, która wykorzystuje małe lusterka do rysowania wzorów na waflach.
W fotowoltaiczne ogniwa słoneczne, najpowszechniejszy rodzaj fotodiody jest wykonany z krzemu. Istnieją również fotodiody wykonane z innych materiałów, takich jak arsenek galu (GaAs), fosforek indu (InP) i azotek galu (GaN). Te różne materiały mają różne właściwości, dzięki czemu nadają się do określonych zastosowań. Fotodiody wykonuje się zwykle poprzez domieszkowanie materiału półprzewodnikowego nadmiarem nośników. Nadmiar elektronów lub dziur pochodzi ze środków domieszkujących dodawanych podczas procesu produkcyjnego. Ponadto jest wewnętrznie prosty, ze złączem pn, gdzie jedna strona jest naładowana dodatnio, a druga ujemnie. Kiedy światło uderza w diodę, powoduje przepływ elektronów na stronę dodatnią, a dziury na stronę ujemną. To ładuje diodę, tworząc fotoprąd, który wypływa z diody do obwodu.
Jak to działa?
Fotodioda to element elektroniczny, który zamienia światło na sygnały elektryczne. Znajduje zastosowanie w aparatach cyfrowych i innych urządzeniach, takich jak mikroskopy i teleskopy.
Oznacza to, że działa poprzez zamianę fotonów na elektrony w procesie zwanym efektem fotoelektrycznym. Każdy foton światła ma energię, która powoduje uwolnienie elektronów z fotodiody. Elektrony te są gromadzone w kondensatorze, tworząc sygnał elektryczny proporcjonalny do fotonów światła wykrytego przez fotodiodę. Fotodiody są zwykle wykonane z materiału półprzewodnikowego, takiego jak krzem, arsenek galu lub materiały III-V. Fotodiody mogą być również wykonane z innych materiałów, takich jak fosforek germanu lub indu, ale materiały te są mniej powszechne niż arsenek krzemu i galu.
Fotodiody mogą być używane do wykrywania światła o długości fali od światło widzialne (400-700 nm) na podczerwień (1-3 μm). Jednak ze względu na ograniczenia pasm absorpcji krzemu, wykrywanie długofalowej podczerwieni (>4 μm) jest trudne dla fotodiod. Ponadto lasery o dużej mocy mogą uszkodzić czujniki krzemowe z powodu szybkiego nagrzewania, które jest wynikiem oświetlenia laserowego.
Zastosowania fotodiod
Fotodioda różni się od odporność LDR, czyli fotorezystory lub rezystory światłoczułe. W przypadku fotodiody jest ona znacznie szybsza w czasie reakcji, co otwiera nowe możliwości jej wykorzystania:
- Do szybkich reakcji obwodów na zmiany w ciemności lub oświetleniu.
- Odtwarzacze CD do odczytu laserowego.
- chipy optyczne.
- Do połączeń światłowodowych.
- Itd.
Jak widać, zastosowania fotodiody są szerokie i pod względem odpowiedzi działa lepiej niż rezystor LDR. Dlatego istnieje wiele zastosowań, w których LDR nie byłby ważny, a fotodioda jest.
Integracja z Arduino
integrować fotodioda z płytką Arduino, to tylko kwestia prawidłowego podłączenia komponentu i napisania kodu. Tutaj pokażę Ci przykład, chociaż możesz go modyfikować i tworzyć potrzebne projekty. Jeśli chodzi o podłączenie, to jest bardzo proste, w tym przypadku użyjemy wejścia A1, czyli analogowego, ale jeśli wolisz, możesz użyć dowolnego innego analogowego. A drugi pin fotodiody zostanie podłączony do GND.
Jeśli chodzi o kod, to jest to prosty, prosty fragment kodu dla zmierzyć natężenie światła z fotodiodą:
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);
}