Un fotodióda je elektronický komponent Pri vystavení svetlu vytvára fotoprúd. Fotodiódy sa používajú vo fotovoltaických solárnych článkoch a v lineárnych fotodetektoroch, senzoroch používaných na detekciu svetelných signálov, ako sú optické signály alebo rádiové vlny. Fotodiódy sa používajú aj v neelektrických aplikáciách, ako je fotolitografia, ktorá využíva malé zrkadlá na kreslenie vzorov na doštičky.
V fotovoltaické solárne články, najbežnejší typ fotodiódy je vyrobený z kremíka. Existujú aj fotodiódy vyrobené z iných materiálov, ako je arzenid gália (GaAs), fosfid india (InP) a nitrid gália (GaN). Tieto rôzne materiály majú rôzne vlastnosti, vďaka ktorým sú vhodné pre špecifické aplikácie. Fotodiódy sa zvyčajne vyrábajú dopovaním polovodičového materiálu nadbytkom nosičov. Prebytočné elektróny alebo diery pochádzajú z dopingových činidiel pridaných počas výrobného procesu. Okrem toho je vnútorne jednoduchý, s pn prechodom, kde jedna strana je nabitá kladne a druhá záporne. Keď svetlo dopadne na diódu, spôsobí tok elektrónov na kladnú stranu a diery na zápornú stranu. Tým sa dióda nabije a vytvorí sa fotoprúd, ktorý vyteká z diódy do obvodu.
Ako to funguje?
Fotodióda je elektronická súčiastka, ktorá premieňa svetlo na elektrické signály. Používa sa v digitálnych fotoaparátoch a iných zariadeniach, ako sú mikroskopy a teleskopy.
Chcem tým povedať, funguje tak, že premieňa fotóny na elektróny prostredníctvom procesu nazývaného fotoelektrický efekt. Každý fotón svetla má energiu, ktorá spôsobuje uvoľnenie elektrónov z fotodiódy. Tieto elektróny sa zhromažďujú v kondenzátore a vytvárajú elektrický signál úmerný fotónom svetla detekovaným fotodiódou. Fotodiódy sú zvyčajne vyrobené z polovodičového materiálu, ako je kremík, arzenid gália alebo materiály III-V. Fotodiódy môžu byť vyrobené aj z iných materiálov, ako je germánium alebo fosfid india, ale tieto materiály sú menej bežné ako kremík a arzenid gália.
Fotodiódy možno použiť na detekciu svetla s vlnovými dĺžkami v rozmedzí od viditeľné svetlo (400-700 nm) až infračervené (1-3 μm). Avšak kvôli obmedzeniam silikónových absorpčných pásov je detekcia dlhovlnného infračerveného žiarenia (> 4 μm) pre fotodiódy obtiažna. Okrem toho môžu vysokovýkonné lasery poškodiť kremíkové senzory v dôsledku rýchleho zahrievania, ktoré je výsledkom laserového osvetlenia.
Aplikácie fotodiódy
Fotodióda sa líši od a odolnosť LDR, teda fotorezistory alebo rezistory citlivé na svetlo. V prípade fotodiódy je doba odozvy oveľa rýchlejšia, čo otvára nové možnosti použitia:
- Pre obvody s rýchlou odozvou na zmeny tmy alebo osvetlenia.
- CD prehrávače na laserové čítanie.
- optické čipy.
- Pre optické pripojenia.
- Atď
Ako môžete vidieť, aplikácie fotodiódy sú široké a pre svoju odozvu funguje lepšie ako rezistor LDR. Preto je veľa aplikácií, kde by LDR neplatilo a fotodióda áno.
Integrácia s Arduino
integrovať fotodiódu s doskou Arduino, ide len o správne pripojenie komponentu a napísanie kódu. Tu vám ukážem príklad, aj keď ho môžete upraviť a vytvoriť projekty, ktoré potrebujete. Čo sa týka zapojenia, je to veľmi jednoduché, v tomto prípade použijeme vstup A1, teda analógový, ale ak chcete, môžete použiť akýkoľvek iný analógový. A druhý kolík fotodiódy bude pripojený na GND.
Pokiaľ ide o kód, je to nasledujúci, jednoduchý jednoduchý úryvok merať intenzitu svetla s fotodiódou:
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);
}