โฟโตไดโอด: วิธีใช้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้กับ Arduino

Un โฟโตไดโอด เป็น ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ มันสร้างโฟโตเคอร์เรนต์เมื่อสัมผัสกับแสง โฟโตไดโอดใช้ในเซลล์สุริยะโซลาร์เซลล์และในเครื่องตรวจจับแสงเชิงเส้น เซ็นเซอร์ที่ใช้ในการตรวจจับสัญญาณแสง เช่น สัญญาณออปติคัลหรือคลื่นวิทยุ โฟโตไดโอดยังใช้ในการใช้งานที่ไม่ใช้ไฟฟ้า เช่น โฟโตลิโทกราฟี ซึ่งใช้กระจกเงาขนาดเล็กในการวาดลวดลายบนแผ่นเวเฟอร์

ลา En เซลล์แสงอาทิตย์โฟโตไดโอดชนิดทั่วไปส่วนใหญ่ทำจากซิลิกอน นอกจากนี้ยังมีโฟโตไดโอดที่ทำจากวัสดุอื่นๆ เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs), อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) วัสดุที่แตกต่างกันเหล่านี้มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะ โฟโตไดโอดมักจะทำโดยการเติมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีพาหะมากเกินไป อิเล็กตรอนหรือรูส่วนเกินมาจากสารเติมแต่งที่เติมระหว่างกระบวนการผลิต นอกจากนี้ ภายในยังเรียบง่ายด้วยจุดแยก pn โดยที่ด้านหนึ่งมีประจุบวกและอีกด้านหนึ่งมีประจุลบ เมื่อแสงตกกระทบกับไดโอด จะทำให้อิเล็กตรอนไหลไปยังด้านบวกและรูจะไหลไปยังด้านลบ สิ่งนี้จะชาร์จไดโอด ทำให้เกิดโฟโตเคอร์เรนต์ที่ไหลออกจากไดโอดเข้าสู่วงจร

มันทำงานอย่างไร

โฟโตไดโอดเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ใช้ในกล้องดิจิตอลและอุปกรณ์อื่นๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์และกล้องโทรทรรศน์
นั่นคือ ทำงานโดยการแปลงโฟตอนเป็นอิเล็กตรอน ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าโฟโตอิเล็กทริก โฟตอนของแสงแต่ละอันมีพลังงาน ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจากโฟโตไดโอด อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกรวบรวมไว้ในตัวเก็บประจุ ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าตามสัดส่วนของโฟตอนของแสงที่ตรวจพบโดยโฟโตไดโอด โฟโตไดโอดมักทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอน แกลเลียมอาร์เซไนด์ หรือวัสดุ III-V โฟโตไดโอดสามารถทำจากวัสดุอื่น ๆ เช่นเจอร์เมเนียมหรืออินเดียมฟอสไฟด์ แต่วัสดุเหล่านี้พบได้น้อยกว่าซิลิคอนและแกลเลียมอาร์เซไนด์

โฟโตไดโอดสามารถใช้ตรวจจับแสงที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ แสงที่มองเห็นได้ (400-700 นาโนเมตร) ถึงอินฟราเรด (1-3 ไมโครเมตร). อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดของแถบดูดกลืนซิลิคอน การตรวจจับอินฟราเรดคลื่นยาว (>4 ไมโครเมตร) จึงเป็นเรื่องยากสำหรับโฟโตไดโอด นอกจากนี้ เลเซอร์กำลังสูงสามารถสร้างความเสียหายให้กับเซ็นเซอร์ซิลิกอนได้เนื่องจากการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นผลมาจากการส่องสว่างด้วยเลเซอร์

แอปพลิเคชั่นโฟโตไดโอด

โฟโตไดโอดแตกต่างจาก a ความต้านทาน LDRกล่าวคือ ตัวต้านทานแสงหรือตัวต้านทานที่ไวต่อแสง ในกรณีของโฟโตไดโอด เวลาตอบสนองจะเร็วขึ้นมาก ซึ่งเปิดช่องทางใหม่ในการใช้งาน:

• สำหรับวงจรตอบสนองที่รวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงในความมืดหรือแสง
• เครื่องเล่นซีดีสำหรับอ่านเลเซอร์
• ชิปออปติคัล
• สำหรับต่อสายไฟเบอร์ออปติก
• เป็นต้น

อย่างที่คุณเห็น การใช้งานโฟโตไดโอดนั้นกว้าง และทำงานได้ดีกว่าตัวต้านทาน LDR สำหรับการตอบสนอง ดังนั้นจึงมีแอปพลิเคชั่นมากมายที่ LDR ไม่ถูกต้องและเป็นโฟโตไดโอด

ผสานรวมกับ Arduino

เพื่อบูรณาการ โฟโตไดโอดกับบอร์ด Arduinoเป็นเพียงเรื่องของการเชื่อมต่อส่วนประกอบอย่างถูกต้องและเขียนโค้ด ฉันจะแสดงตัวอย่างให้คุณดู แม้ว่าคุณจะสามารถแก้ไขและสร้างโครงการที่คุณต้องการได้ สำหรับการเชื่อมต่อนั้นง่ายมาก ในกรณีนี้ เราจะใช้อินพุต A1 นั่นคืออินพุตแบบอะนาล็อก แต่คุณสามารถใช้อินพุตแบบอะนาล็อกอื่นได้หากต้องการ และอีกพินของโฟโตไดโอดจะเชื่อมต่อกับ GND

สำหรับโค้ด มีดังต่อไปนี้ ตัวอย่างง่ายๆ สำหรับ วัดความเข้มของแสง ด้วยโฟโตไดโอด:

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);
}