Un фотодіод є електронний компонент який створює фотострум під дією світла. Фотодіоди використовуються у фотоелектричних сонячних елементах і лінійних фотодетекторах, датчиках, які використовуються для виявлення світлових сигналів, таких як оптичні сигнали або радіохвилі. Фотодіоди також використовуються в неелектричних програмах, таких як фотолітографія, яка використовує маленькі дзеркала для малювання візерунків на пластинах.
В фотоелектричні сонячні елементи, найпоширеніший тип фотодіода виготовлений із кремнію. Існують також фотодіоди з інших матеріалів, таких як арсенід галію (GaAs), фосфід індію (InP) і нітрид галію (GaN). Ці різні матеріали мають різні властивості, які роблять їх придатними для певних застосувань. Фотодіоди зазвичай виготовляють шляхом легування напівпровідникового матеріалу надлишком носіїв. Надлишок електронів або дірок походить від легуючих речовин, доданих під час виробничого процесу. Крім того, він внутрішньо простий, з pn-переходом, де одна сторона заряджена позитивно, а інша негативно. Коли світло потрапляє на діод, це змушує електрони текти до позитивної сторони, а дірки — до негативної. Це заряджає діод, створюючи фотострум, який витікає з діода в ланцюг.
Як це працює?
Фотодіод - це електронний компонент, який перетворює світло в електричні сигнали. Він використовується в цифрових камерах та інших пристроях, таких як мікроскопи та телескопи.
Я маю на увазі, працює, перетворюючи фотони в електрони через процес, який називається фотоелектричним ефектом. Кожен фотон світла має енергію, яка викликає вивільнення електронів із фотодіода. Ці електрони збираються в конденсаторі, створюючи електричний сигнал, пропорційний фотонам світла, які виявляє фотодіод. Фотодіоди зазвичай виготовляються з напівпровідникових матеріалів, таких як кремній, арсенід галію або III-V матеріалів. Фотодіоди також можна виготовляти з інших матеріалів, таких як германій або фосфід індію, але ці матеріали менш поширені, ніж кремній і арсенід галію.
Фотодіоди можна використовувати для виявлення світла з довжинами хвиль від видиме світло (400-700 нм) до інфрачервоного (1-3 мкм). Однак через обмеження смуг поглинання кремнію фотодіодами важко виявити довгохвильове інфрачервоне випромінювання (>4 мкм). Крім того, потужні лазери можуть пошкодити кремнієві датчики через швидке нагрівання в результаті лазерного освітлення.
Застосування фотодіодів
Фотодіод відрізняється від a опір LDR, тобто фоторезистори або світлочутливі резистори. У випадку з фотодіодом він набагато швидше за часом відгуку, що відкриває нові способи його використання:
- Для ланцюгів швидкого реагування на зміни темряви чи освітлення.
- CD-програвачі для лазерного читання.
- оптичні чіпи.
- Для волоконно-оптичних з'єднань.
- І т.д.
Як ви бачите, застосування фотодіода широке, і він працює краще, ніж LDR-резистор для свого відгуку. Таким чином, існує багато застосувань, де LDR буде недійсним, а фотодіод є.
Інтеграція з Arduino
інтегрувати фотодіод з платою Arduino, це лише питання правильного підключення компонента та написання коду. Тут я покажу вам приклад, хоча ви можете змінити його та створити проекти, які вам потрібні. Що стосується підключення, то воно дуже просте, в даному випадку ми будемо використовувати вхід A1, тобто аналоговий, але ви можете використовувати будь-який інший аналоговий, якщо хочете. А інший висновок фотодіода буде підключений до GND.
Що стосується коду, то це простий простий фрагмент для вимірювати інтенсивність світла з фотодіодом:
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);
}