Optoelectronica este comunicarea dintre optică și electronică care include studiul, proiectarea și fabricarea unui dispozitiv hardware care convertește energie electrica în lumină și lumină în energie prin semiconductori. Acest dispozitiv este fabricat din materiale solide cristaline, care sunt mai ușoare decât metalele și mai grele decât izolatorii . Dispozitivul de optoelectronică este practic un dispozitiv electronic care implică lumină. Acest dispozitiv poate fi găsit în multe aplicații optoelectronice, cum ar fi serviciile militare, telecomunicațiile, sisteme automate de control al accesului și echipamente medicale.

Dispozitive de optoelectronică

Acest domeniu academic acoperă o gamă largă de dispozitive, inclusiv LED-uri și elemente, dispozitive de captare a imaginii, afișaje de informații, sisteme optice de comunicații, depozite optice și sisteme de teledetecție, etc. Exemple de dispozitive optoelectronice includ laser de telecomunicații, laser albastru, fibră optică, Semafoare cu LED , diode foto și celule solare.Majoritatedintre dispozitivele optoelectronice (conversie directă între electroni și fotoni) sunt LED-uri, diode laser, diode foto și celule solare.

Tipuri de dispozitive de optoelectronică

Optoelectronica este clasificată în diferite tipuri, cum ar fi

Fotodiodă
Celule solare
Diode emitatoare de lumina
Fibra optica
Diodele laser

Foto diodă

O diodă foto este un senzor de lumină semiconductor care generează o tensiune sau curent atunci când lumina cade pe joncțiune. Se compune dintr-o joncțiune P-N activă, care este acționată în polarizare inversă. Atunci când un foton cu multă energie lovește semiconductorul, se creează o pereche de electroni sau găuri. Electronii difuzează spre joncțiune pentru a forma un câmp electric.

Foto diodă

Acest câmp electric din zona de epuizare este egal cu o tensiune negativă în dioda imparțială. Această metodă este, de asemenea, cunoscută sub numele de efect fotoelectric interior. Acest dispozitiv poate fi utilizat în trei moduri:fotovoltaicca o celulă solară, orientată spre înainte ca un LED și inversată ca o detector foto . Fotodiodele sunt utilizate în multe tipuri de circuite și în diferite aplicații, cum ar fi camere de luat vederi, instrumente medicale, echipamente de siguranță, industrii, dispozitive de comunicații și echipamente industriale.

Celule solare

O celulă solară sau o celulă fotovoltaică este un dispozitiv electronic care transformă direct energia soarelui în electricitate. Când lumina soarelui cade pe o celulă solară, aceasta produce atât curent, cât și tensiune pentru a produce energie electrică. Lumina soarelui, care este compusă din fotoni, radiază din soare. Când fotonii lovesc atomii de siliciu ai celulei solare, aceștia își transferă energia pentru a pierde electroni și apoi, acești electroni de mare energie curg către un circuit extern.

Celule solare

Celula solară este compusă din două straturi care sunt lovite împreună. Primul strat este încărcat cu electroni, astfel încât acești electroni sunt gata să sară din primul strat în al doilea strat. Al doilea strat are niște electroni îndepărtați și, prin urmare, este gata să ia mai mulți electroni. Avantajele celulelor solare sunt că, acoloestefără alimentare cu combustibil și problema costurilor. Acestea sunt foarte fiabile și necesită puțină întreținere.

Celulele solare sunt aplicabile în electrificarea rurală, sistemele de telecomunicații, ajutoarele de navigație oceanică, sistem de generare a energiei electrice în spațiu și sisteme de monitorizare și control de la distanță .

Diode emitatoare de lumina

Dioda electro luminiscenta este o diodă semiconductoare P-N în care recombinarea electronilor și a găurilor produce un foton. Când dioda este polarizată electric în direcția înainte, emite lumină incoerentă cu spectru îngust. Când se aplică o tensiune pe cablurile LED-ului, electronii se recombină cu găurile din interiorul dispozitivului și eliberează energie sub formă de fotoni. Acest efect se numește electroluminiscență. Este conversia energiei electrice în lumină. Culoarea luminii este decisă de spațiul de bandă de energie al materialului.

“cum să construiești o unitate de desalinizare ”

Dioda electro luminiscenta

Utilizarea LED-ului este avantajoasă deoarece consumă mai puțină energie și produce mai puțină căldură. LED-urile durează mai mult decât lămpile cu incandescență. LED-urile ar putea deveni următoarea generație de iluminat și pot fi utilizate oriunde, cum ar fi luminile indicatoare, componentele computerului, dispozitivele medicale, ceasurile, panourile de instrumente, comutatoarele, comunicare cu fibră optică , electronice de consum, electrocasnice , etc.

Fibra optica

O fibră optică sau opticăfibrăeste o fibră plastică și transparentă din plastic sau sticlă. Este ceva mai gros decât un păr uman. Poate funcționa ca o conductă de lumină sau un ghid de undă pentru a transmite lumina între cele două capete ale fibrei. Fibrele optice cuprind de obicei trei straturi concentrice: anucleu, o placare și o jachetă. Miezul, o regiune de transmitere a luminii a fibrei, este secțiunea centrală a fibrei, care este fabricată din silice. Placarea, stratul de protecție din jurul miezului, este realizată din silice.Acest lucru creează un ghid de undă optic care limitează lumina din miez prin reflecție totală la interfața placării miezului.Sacou, stratul non-optic din jurul placării, constă de obicei din unul sau mai multe straturi dintr-un polimer care protejează silica de daunele fizice sau de mediu.

Fibra optica

Alături de cablul cu fibră optică, jachetele sunt disponibile în diferite culori. Aceste culori permit recunoașterea cablului de fibră optică și a tipului de cablu cu care se confruntă. De exemplu, un cablu de culoare portocalie indică în mod clar o fibră monomod, în timp ce unul galben indică omultimodfibră. În fibra monomod, un mod se propagă și razele de lumină călătoresc direct prin cablu. Într-omultimodcablul, razele de lumină călătoresc prin cablu urmând diferite moduri.

Aceste cabluri sunt utilizate în telecomunicații, senzori, lasere cu fibră, medicale și în multe alte industrii. Avantajele utilizării cablului de fibră optică includ lățimea de bandă mai mare, degradarea semnalului mai redusă, greutatea și subțierea decât un fir de cupru, rentabilitatea, flexibilitatea și, prin urmare, sunt utilizate în sistemele de imagistică medicală și mecanică.

Diodele laser

Laserul (amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații) este o sursă de lumină extrem de monocromatică, coerentă și direcțională. Funcționează în condiții de emisie stimulată. Funcția unei diode laser este de a converti energia electrică în energie luminoasă, cum ar fi diodele cu infraroșu sau LED-urile. Raza unui laser tipic are 4 × 0,6 mm care se extinde la o distanță de 15 metri. Cele mai frecvente lasere utilizate sunt lasere cu injecție sau lasere cu semiconductor. Laserul semiconductor se schimbă față de alte lasere, cum ar fi laserele solide, lichide și cu gaz

Diodele laser

Când se aplică o tensiune pe joncțiunea P-N, se produce inversarea populației electronilor, iar apoi fasciculul laser este disponibil din regiunea semiconductoare. Capetele joncțiunii P-N ale diodei laser s-au lustruitsuprafaţăși, prin urmare, fotonii emiși reflectă înapoi pentru a crea mai multe perechi de electroni. Astfel, fotonii generați vor fi în fază cu fotonii anteriori.

Aplicații ale dispozitivelor de optoelectronică

LED alimentat de rețea de Edgefxkits.com

1. LED-uri ar putea deveni următoarea generație de iluminat și utilizată oriunde, cum ar fi luminile de semnalizare, componentele computerului, dispozitivele medicale, ceasurile, panourile de instrumente, comutatoarele, comunicația prin fibră optică, electronice de larg consum, aparatele de uz casnic, semnalele de circulație, luminile de frână ale automobilelor, afișajele pe 7 segmente afișaje inactive, și, de asemenea, utilizate în diferite proiecte de inginerie electronică și electrică ca

Afișarea cu elice a mesajului prin LED-uri virtuale
Lumină automată de urgență bazată pe LED
Lumină LED alimentată de la rețea
Afișarea numerelor de telefon formate pe afișajul cu șapte segmente
Lumina de stradă cu LED cu alimentare automată cu control automat al intensității

2. Celulele solare sunt aplicabile în electrificarea rurală, sistemele de telecomunicații, ajutoarele de navigație oceanică și generarea de energie electrică în spațiu și sistemele de monitorizare și control de la distanță și utilizate, de asemenea, în diferite proiecte bazate pe energia solară ca

Sistem de măsurare a energiei solare
Lumină stradă solară bazată pe Arduino
Sistem de irigare automată cu energie solară
Controler de încărcare a energiei solare
Sun Tracking Solar Panel

Proiect bazat pe solar de la edgefxkits.com

3. Fotodiodele sunt utilizate în multe tipuri de circuite și aplicații diferite, cum ar fi camere de luat vederi, instrumente medicale, echipamente de siguranță, industrii, dispozitive de comunicații și echipamente industriale.

4. Fibrele optice sunt utilizate în telecomunicații, senzori, lasere cu fibră, bio-medicale și în multe alte industrii.

5. Laserul diode sunt folosite în comunicarea cu fibră optică, în memoriile optice, aplicații militare , CD playere, proceduri chirurgicale, rețele locale, comunicații la distanță, memorii optice, comunicații cu fibră optică și in proiecte electrice precum vehicul robotizat controlat de RF cu aranjament cu fascicul laser și așa mai departe.

Astfel, este vorba despre dispozitivele optoelectronice care includ diode laser, diode foto, celule solare, LED-uri, fibre optice.Aceste dispozitive optoelectronice sunt utilizate în diferite kituri electronice de proiect precum și în telecomunicații, servicii militare și în aplicații medicale. Pentru mai multe informații cu privire la același lucru, vă rugăm să postați întrebările dvs. comentând mai jos.

Credite foto: