Wat zijn fotodetectors?
Fotodetectoren zijn apparaten die elektromagnetische energie kunnen detecteren, meestal licht, die fotondeeltjes bevatten die een soort elektromagnetische energie zijn. Hoewel er veel soorten zijn, zijn de meest voorkomende mechanische, biologische en chemische. Fotodetectoren kunnen ook worden gebruikt als thermometers - om straling te meten, spanning te genereren, een bestaande stroom te versterken en beelden op te nemen. Planten gebruiken zelfs een vorm van fotodetectie om hun groei te sturen, omdat hun cellen op het licht reageren en er naartoe groeien. Of het nu natuurlijk of kunstmatig is, alle fotodetectors delen een gemeenschappelijk principe: een reactie veroorzaakt door de aanwezigheid van licht.
Een voorbeeld van een dergelijke mechanische sensor zou een laserbeveiligingssysteem zijn dat de aanwezigheid van laserlicht en de onderbreking ervan detecteert om intrusies te bepalen en een alarm te activeren. De meest bekende biologische sensor is het oog, dat licht detecteert en erop reageert om optische signalen te interpreteren, die het vervolgens als een beeld naar de hersenen stuurt. Fotografische film is een van de eenvoudigste vormen van chemische sensoren - het gebruikt licht om een afbeelding op het oppervlak te drukken. Fotografen ontwikkelen hun film in donkere kamers om te voorkomen dat deze kapot gaat, als de film een chemische reactie op het licht heeft.
Met een breed scala aan toepassingen verschijnen overal fotodetectoren, van deeltjesdetecterende telescopen tot de Large Hadron Collider tot UV-gevoelige zonnebrillen. De meeste fotodetectors zijn gekalibreerd om licht en straling op een zeer specifiek spectrum te detecteren, variërend van ultraviolet tot infrarood. Infraroodapparaten, zoals warmtesensoren en afstandsbedieningen van de televisie, gebruiken licht op het infraroodspectrum om een signaal uit te zenden, dat wordt vastgelegd en geïnterpreteerd door een detector. Wanneer een knop op de afstandsbediening van een televisie wordt ingedrukt, zendt de afstandsbediening een infraroodsignaal uit op een voor het menselijk oog onzichtbare golflengte. De televisie onderschept en interpreteert het signaal als een opdracht om het volume te verlagen, het kanaal te wijzigen of de stroom in of uit te schakelen.
Afhankelijk van hun doel kunnen fotodetectoren een aantal andere functies hebben. Halfgeleiders en halfgeleidende circuits gebruiken bijvoorbeeld fotodetectoren om een elektrische stroom te geleiden door licht in elektriciteit te veranderen. Wanneer de halfgeleider wordt blootgesteld aan licht in zijn doelspectrum, absorbeert het halfgeleidermateriaal fotonen die op elektronen werken om elektronen-gatparen te scheiden en elektronen in een geëxciteerde toestand te creëren. Door deze uitkomst kunnen de elektronen vrij bewegen als een geleidend medium, waardoor een fotostroom ontstaat. Deze geleidende actie maakt halfgeleiders een belangrijke basiscomponent van vrijwel alle moderne elektronica.