Un fotodioda je elektronska komponenta Proizvaja fototok, ko je izpostavljen svetlobi. Fotodiode se uporabljajo v fotovoltaičnih sončnih celicah in v linearnih fotodetektorjih, senzorjih, ki se uporabljajo za zaznavanje svetlobnih signalov, kot so optični signali ali radijski valovi. Fotodiode se uporabljajo tudi v neelektričnih aplikacijah, kot je fotolitografija, ki uporablja majhna zrcala za risanje vzorcev na rezinah.
V fotovoltaične sončne celice, je najpogostejša vrsta fotodiode izdelana iz silicija. Obstajajo tudi fotodiode iz drugih materialov, kot so galijev arzenid (GaAs), indijev fosfid (InP) in galijev nitrid (GaN). Ti različni materiali imajo različne lastnosti, zaradi katerih so primerni za posebne namene. Fotodiode so običajno izdelane z dopiranjem polprevodniškega materiala s presežkom nosilcev. Odvečni elektroni ali luknje izvirajo iz doping sredstev, dodanih med proizvodnim procesom. Poleg tega je notranje preprost, s pn spojem, kjer je ena stran pozitivno nabita, druga pa negativno. Ko svetloba zadene diodo, povzroči, da elektroni tečejo na pozitivno stran, luknje pa na negativno stran. To napolni diodo in ustvari fototok, ki teče iz diode v vezje.
Kako deluje?
Fotodioda je elektronska komponenta, ki pretvarja svetlobo v električne signale. Uporablja se v digitalnih fotoaparatih in drugih napravah, kot so mikroskopi in teleskopi.
Mislim, deluje tako, da pretvori fotone v elektrone skozi proces, imenovan fotoelektrični učinek. Vsak foton svetlobe ima energijo, ki povzroči sproščanje elektronov iz fotodiode. Ti elektroni so zbrani v kondenzatorju in ustvarjajo električni signal, ki je sorazmeren s fotoni svetlobe, ki jih zazna fotodioda. Fotodiode so običajno izdelane iz polprevodniškega materiala, kot je silicij, galijev arzenid ali materiali III-V. Fotodiode so lahko izdelane tudi iz drugih materialov, kot sta germanij ali indijev fosfid, vendar so ti materiali manj pogosti kot silicij in galijev arzenid.
Fotodiode se lahko uporabljajo za zaznavanje svetlobe z valovno dolžino od vidna svetloba (400-700 nm) do infrardeča (1-3 μm). Vendar pa je zaradi omejitev absorpcijskih pasov silicija fotodiode težko zaznati dolgovalovno infrardečo svetlobo (>4 μm). Poleg tega lahko visokozmogljivi laserji poškodujejo silicijeve senzorje zaradi hitrega segrevanja, ki je posledica laserske osvetlitve.
Aplikacije fotodiod
Fotodioda se razlikuje od a odpornost LDR, torej fotorezistorji ali svetlobno občutljivi upori. V primeru fotodiode je veliko hitrejši v odzivnem času, kar odpira nove načine uporabe:
- Za hitra odzivna vezja na spremembe v temi ali svetlobi.
- CD predvajalniki za lasersko branje.
- optični čipi.
- Za povezave z optičnimi vlakni.
- Itd
Kot lahko vidite, je uporaba fotodiode široka in se glede odziva obnese bolje kot upor LDR. Zato obstaja veliko aplikacij, kjer LDR ne bi bil veljaven, fotodioda pa je.
Integracija z Arduinom
integrirati fotodioda s ploščo Arduino, je treba le pravilno povezati komponento in napisati kodo. Tukaj vam bom pokazal primer, čeprav ga lahko spremenite in ustvarite projekte, ki jih potrebujete. Kar zadeva povezavo, je zelo preprosta, v tem primeru bomo uporabili vhod A1, torej analognega, po želji pa lahko uporabite katerega koli drugega analognega. In drugi pin fotodiode bo priključen na GND.
Kar zadeva kodo, je naslednja, preprost preprost delček za izmerite jakost svetlobe s fotodiodo:
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);
}