Co to są fotodetektory?
Fotodetektory to urządzenia zdolne do wykrywania energii elektromagnetycznej, zwykle światła, która zawiera cząstki fotonu, które są rodzajem energii elektromagnetycznej. Chociaż istnieje wiele rodzajów, najczęstsze to mechaniczne, biologiczne i chemiczne. Fotodetektory mogą być również używane jako termometry - do pomiaru promieniowania, do generowania napięcia, do wzmacniania istniejącego prądu i do rejestrowania obrazów. Rośliny nawet wykorzystują pewien rodzaj fotodetekcji, aby pokierować ich wzrostem, gdy ich komórki reagują na światło i rosną w jego kierunku. Naturalne czy sztuczne, wszystkie fotodetektory mają wspólną zasadę: reakcję wywołaną obecnością światła.
Przykładem mechanicznego czujnika tego rodzaju może być laserowy system bezpieczeństwa, który wykrywa obecność światła laserowego i jego przerwanie, aby określić wtargnięcie i wywołać alarm. Najbardziej znanym czujnikiem biologicznym jest oko, które wykrywa i reaguje na światło w celu interpretacji sygnałów optycznych, które następnie wysyła do mózgu jako obraz. Film fotograficzny jest jedną z najprostszych form czujników chemicznych - wykorzystuje światło do odciskania obrazu na jego powierzchni. Fotografowie rozwijają swój film w ciemni, aby uniknąć jego zniszczenia, gdyby film miał reakcję chemiczną ze światłem.
Dzięki szerokiemu zakresowi zastosowań fotodetektory pojawiają się wszędzie, od teleskopów wykrywających cząstki, poprzez Wielki Zderzacz Hadronów po okulary przeciwsłoneczne wrażliwe na promieniowanie UV. Większość fotodetektorów jest skalibrowana do wykrywania światła i promieniowania w bardzo specyficznym spektrum, od ultrafioletu po podczerwień. Urządzenia na podczerwień, takie jak czujniki ciepła i piloty telewizyjne, wykorzystują światło w spektrum podczerwieni do przesyłania sygnału, który jest przechwytywany i interpretowany przez detektor. Po naciśnięciu przycisku na pilocie telewizora, pilot emituje sygnał podczerwieni na długości fali niewidocznej dla ludzkiego oka. Telewizor przechwytuje i interpretuje sygnał jako polecenie zmniejszenia głośności, zmiany kanału lub włączenia lub wyłączenia zasilania.
W zależności od przeznaczenia fotodetektory mogą pełnić szereg innych funkcji. Na przykład półprzewodniki i obwody półprzewodnikowe wykorzystują fotodetektory do przewodzenia prądu elektrycznego poprzez zamianę światła w elektryczność. Gdy półprzewodnik jest wystawiony na światło w swoim spektrum docelowym, materiał półprzewodnika absorbuje fotony, które działają na elektrony, oddzielając pary elektron-dziura i tworząc elektrony w stanie wzbudzonym. Ten wynik pozwala elektronom swobodnie podróżować jako medium przewodzące, które tworzy fotoprąd . To przewodzące działanie czyni półprzewodniki kluczowym elementem składowym praktycznie całej nowoczesnej elektroniki.