Was ist eine IR-Fotodiode?
Eine IR-Fotodiode ist eine elektrische Komponente, die Licht in Elektrizität umwandelt. Dieser Komponententyp wurde speziell für die Reaktion auf Licht im Infrarotbereich entwickelt. Kommunikation, Sensoren und Sicherheit sind drei Anwendungen, die sie häufig verwenden.
Alle Fotodioden nutzen den fotoelektrischen Effekt, um aus Licht elektrischen Strom zu erzeugen. Wenn Lichtphotonen auf die Oberfläche einer Diode treffen, werden die Elektronen "gestoßen". Eine Ladung entsteht, wenn das Elektron bewegt wird. Wenn eine Fotodiode kontinuierlich Licht ausgesetzt wird, entsteht ein konstanter Stromfluss. Die Strommenge entspricht der Lichtmenge, die auf die Oberfläche der Diode auftrifft.
Standard-Fotodioden erzeugen Strom als Reaktion auf sichtbares Licht. Eine IR-Fotodiode blockiert mit einem Infrarotfilter sichtbares Licht und lässt nur IR-Lichtwellenlängen durch. Dies reduziert die Interferenzen durch Hintergrundlicht und stellt sicher, dass nur dann Strom erzeugt wird, wenn Infrarotlicht vorhanden ist. Eine IR-Fotodiode ist technisch in der Lage, durch Bestrahlung mit Infrarotlicht Dauerstrom zu erzeugen.
Die meisten dieser Komponenten werden jedoch nicht zur Stromerzeugung verwendet, sondern zum Erfassen, wann ein Infrarotsignal empfangen wird. Dies ist nützlich für die Fernkommunikation. Beispielsweise verwenden Fernsehgeräte häufig Infrarot-Fotodioden, um zu erkennen, wann eine Taste auf einer Fernbedienung gedrückt wird. Der IR-Filter stellt sicher, dass das Sonnenlicht diese Steuerung nicht beeinträchtigt. IR-Fotodioden können auch mit Infrarotlasern gepaart werden. Dadurch können Kommunikationssignale durch die Luft gesendet und über sehr große Entfernungen erfasst werden.
IR-Fotodioden sind auch als Sensoren in der Robotik und in Sicherheitsanwendungen nützlich. Mobile Roboter kombinieren häufig eine Fotodiode mit einer Infrarot-Leuchtdiode (LED). Infrarotlicht von der LED ist für das menschliche Auge unsichtbar, wird jedoch von festen Objekten wie Wänden reflektiert. Nähert sich ein Roboter einem Objekt, erkennt die IR-Fotodiode die Reflexion von Infrarotlicht. Dadurch kann der Roboter anhalten, bevor er gegen eine Wand oder ein anderes Objekt stößt.
Sicherheitssysteme verwenden diese Komponenten, um Eindringlinge zu erkennen. Bei dieser Anwendung kann die Unsichtbarkeit von Infrarotlicht ein wesentlicher Vorteil sein. Eine IR-Lichtquelle kann auf einer Seite einer Tür oder eines Raums platziert werden, wobei sich eine IR-Fotodiode auf der gegenüberliegenden Seite befindet. Die Diode kann den konstanten Strahl von Infrarotlicht erfassen, während Eindringlinge den Sensor nicht sehen können. Wenn jemand den Raum betritt und den IR-Strahl unterbricht, wird der Alarm aktiviert.