Un điốt quang là một linh kiện điện tử tạo ra một dòng quang khi tiếp xúc với ánh sáng. Điốt quang được sử dụng trong pin mặt trời quang điện và trong bộ tách sóng quang tuyến tính, cảm biến được sử dụng để phát hiện tín hiệu ánh sáng, chẳng hạn như tín hiệu quang học hoặc sóng vô tuyến. Điốt quang cũng được sử dụng trong các ứng dụng không dùng điện, chẳng hạn như quang khắc, sử dụng các gương nhỏ để vẽ các mẫu trên tấm wafer.
Trong pin mặt trời quang điện, loại photodiode phổ biến nhất được làm bằng silicon. Ngoài ra còn có các điốt quang được làm bằng các vật liệu khác, chẳng hạn như arsenide gali (GaAs), indium phosphide (InP) và gallium nitride (GaN). Các vật liệu khác nhau này có các đặc tính khác nhau làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Điốt quang thường được chế tạo bằng cách pha tạp chất bán dẫn với một lượng hạt tải điện dư thừa. Các điện tử hoặc lỗ trống dư thừa đến từ các tác nhân pha tạp được thêm vào trong quá trình sản xuất. Hơn nữa, bên trong nó rất đơn giản, với một điểm tiếp giáp pn trong đó một bên tích điện dương và một bên mang điện tích âm. Khi ánh sáng chiếu vào diode, nó làm cho các điện tử chạy về phía dương và các lỗ trống chảy về phía âm. Điều này sạc diode, tạo ra một dòng quang chạy ra khỏi diode vào một mạch điện.
Như thế nào?
Điốt quang là một thành phần điện tử có chức năng chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện. Nó được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số và các thiết bị khác như kính hiển vi và kính thiên văn.
Ý tôi là hoạt động bằng cách chuyển đổi các photon thành các electron thông qua một quá trình được gọi là hiệu ứng quang điện. Mỗi photon ánh sáng có năng lượng, năng lượng này làm cho các electron được giải phóng khỏi photodiode. Các điện tử này được thu thập trong một tụ điện, tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với các photon ánh sáng được phát hiện bởi điốt quang. Điốt quang thường được làm từ vật liệu bán dẫn như silicon, arsenide gali hoặc vật liệu III-V. Điốt quang cũng có thể được chế tạo từ các vật liệu khác như gecmani hoặc indium phosphide, nhưng những vật liệu này ít phổ biến hơn silicon và gallium arsenide.
Điốt quang có thể được sử dụng để phát hiện ánh sáng có bước sóng từ ánh sáng nhìn thấy (400-700 nm) đến hồng ngoại (1-3 μm). Tuy nhiên, do những hạn chế của dải hấp thụ silicon, việc phát hiện tia hồng ngoại sóng dài (> 4 μm) là khó khăn đối với điốt quang. Ngoài ra, các tia laser công suất cao có thể làm hỏng các cảm biến silicon do quá trình đốt nóng nhanh chóng phát sinh từ sự chiếu sáng của tia laser.
Ứng dụng điốt quang
Điốt quang khác với kháng LDR, nghĩa là, điện trở quang hoặc điện trở nhạy sáng. Trong trường hợp của điốt quang, thời gian phản hồi nhanh hơn nhiều, điều này mở ra nhiều cách mới để sử dụng nó:
- Đối với mạch phản ứng nhanh với những thay đổi trong bóng tối hoặc ánh sáng.
- Đầu đĩa CD để đọc laze.
- chip quang học.
- Đối với các kết nối cáp quang.
- Vv
Như bạn có thể thấy, các ứng dụng của điốt quang rất rộng và nó hoạt động tốt hơn điện trở LDR về phản ứng của nó. Do đó, có nhiều ứng dụng trong đó LDR sẽ không hợp lệ và một photodiode thì không.
Tích hợp với Arduino
để tích hợp điốt quang với bảng Arduino, vấn đề chỉ là kết nối thành phần đúng cách và viết mã. Ở đây tôi sẽ chỉ cho bạn một ví dụ, mặc dù bạn có thể sửa đổi nó và tạo các dự án bạn cần. Đối với kết nối, nó rất đơn giản, trong trường hợp này chúng ta sẽ sử dụng đầu vào A1, tức là đầu vào tương tự, nhưng bạn có thể sử dụng bất kỳ đầu vào tương tự nào khác nếu bạn thích. Và chân còn lại của photodiode sẽ được kết nối với GND.
Đối với mã, nó là như sau, một đoạn mã đơn giản đơn giản cho đo cường độ ánh sáng với điốt quang:
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);
}