L’optoelectrònica és la comunicació entre òptica i electrònica que inclou l’estudi, el disseny i la fabricació d’un dispositiu de maquinari que converteix energia elèctrica en llum i llum en energia a través de semiconductors. Aquest dispositiu està fabricat amb materials cristal·lins sòlids més lleugers que els metalls i més pesat que els aïllants . El dispositiu optoelectrònic és bàsicament un dispositiu electrònic que implica llum. Aquest dispositiu es pot trobar en moltes aplicacions d’optoelectrònica com serveis militars, telecomunicacions, sistemes automàtics de control d’accés i equips mèdics.
Dispositius d’optoelectrònica
Aquest camp acadèmic cobreix una àmplia gamma de dispositius, inclosos els LED i elements, dispositius de captura d’imatges, pantalles d’informació, sistemes de comunicació òptica, emmagatzematges òptics i sistemes de teledetecció, etc. Exemples de dispositius optoelectrònics inclouen làser de telecomunicacions, làser blau, fibra òptica, Semàfors LED , foto díodes i cèl·lules solars.Majoriadels dispositius optoelectrònics (conversió directa entre electrons i fotons) són LEDs, díodes làser, foto díodes i cèl·lules solars.
Tipus de dispositius d’optoelectrònica
L'optoelectrònica es classifica en diferents tipus, com ara
- Fotodiode
- Cèl·lules solars
- Diodes emissors de llum
- Fibra òptica
- Diodos làser
Foto díode
Un díode fotogràfic és un sensor de llum semiconductor que genera una tensió o corrent quan la llum cau sobre la unió. Consisteix en una unió P-N activa, que funciona en polarització inversa. Quan un fotó amb molta energia impacta contra el semiconductor, es crea un electró o parell de forats. Els electrons es difonen fins a la unió per formar un camp elèctric.
Foto díode
Aquest camp elèctric a través de la zona d’esgotament és igual a una tensió negativa a través del díode imparcial. Aquest mètode també es coneix com a efecte fotoelèctric interior. Aquest dispositiu es pot utilitzar en tres modes:fotovoltaicacom a cèl·lula solar, esbiaixada cap endavant com a LED i inversa esbiaixada com a detector de fotos . Els fotodíodes s’utilitzen en molts tipus de circuits i aplicacions diferents, com ara càmeres, instruments mèdics, equips de seguretat, indústries, dispositius de comunicació i equips industrials.
Cèl·lules solars
Una cèl·lula solar o cèl·lula fotovoltaica és un dispositiu electrònic que converteix directament l’energia del sol en electricitat. Quan la llum solar cau sobre una cèl·lula solar, produeix tant un corrent com un voltatge per produir energia elèctrica. La llum del sol, que es compon de fotons, irradia del sol. Quan els fotons toquen els àtoms de silici de la cèl·lula solar, transfereixen la seva energia per perdre electrons i, després, aquests electrons d’alta energia flueixen a un circuit extern.
Cèl·lules solars
La cèl·lula solar es compon de dues capes que es col·loquen entre si. La primera capa es carrega amb electrons, de manera que aquests electrons estan preparats per saltar de la primera capa a la segona capa. A la segona capa s’han eliminat alguns electrons i, per tant, està preparada per agafar més electrons. Els avantatges de les cèl·lules solars són, allàéscap problema de subministrament i combustible. Són molt fiables i requereixen poc manteniment.
Les cèl·lules solars són aplicables a l’electrificació rural, sistemes de telecomunicacions, ajuts a la navegació oceànica, sistema de generació d’energia elèctrica a l’espai i sistemes de control i control remot .
Diodes emissors de llum
Díode emissor de llum és un díode semiconductor P-N en el qual la recombinació d’electrons i forats produeix un fotó. Quan el díode està esbiaixat elèctricament en la direcció cap endavant, emet una llum d’espectre estret incoherent. Quan s’aplica una tensió als cables del LED, els electrons es recombinen amb els forats del dispositiu i alliberen energia en forma de fotons. Aquest efecte s’anomena electroluminescència. És la conversió de l’energia elèctrica en llum. El color de la llum es decideix per la bretxa de la banda d’energia del material.
Díode emissor de llum
L’ús de LED és avantatjós ja que consumeix menys energia i produeix menys calor. Els LED duren més que les làmpades incandescents. Els LED es podrien convertir en la pròxima generació d’il·luminació i s’utilitzaran a qualsevol lloc, com ara en llums d’indicació, components d’ordinadors, dispositius mèdics, rellotges, taulers d’instruments, comunicació de fibra òptica , electrònica de consum, electrodomèstics , Etc.
Fibra òptica
Una fibra òptica o òpticafibraés una fibra plàstica i transparent feta de plàstic o vidre. És una mica més gruixut que un pèl humà. Pot funcionar com un tub de llum o una guia d’ones per transmetre llum entre els dos extrems de la fibra. Les fibres òptiques solen incloure tres capes concèntriques: anucli, un revestiment i una jaqueta. El nucli, una regió transmissora de llum de la fibra, és la secció central de la fibra, que està feta de sílice. El revestiment, la capa protectora al voltant del nucli, està fet de sílice.Això crea una guia d’ones òptica que limita la llum del nucli per reflexió total a la interfície del revestiment del nucli.Jaqueta, la capa no òptica al voltant del revestiment, consisteix típicament en una o més capes d'un polímer que protegeixen la sílice dels danys físics o ambientals.
Fibra òptica
Juntament amb el cable de fibra òptica, les jaquetes estan disponibles en diferents colors. Aquests colors permeten reconèixer el cable de fibra òptica i el tipus de cable que es tracta. Per exemple, un cable de color taronja indica clarament una fibra monomode, mentre que un de color groc indica unamultimodefibra. A la fibra monomode, un mode es propaga i els rajos de llum viatgen directament a través del cable. En unmultimodecable, els raigs de llum viatgen a través del cable seguint diferents modes.
Aquests cables s’utilitzen en telecomunicacions, sensors, làsers de fibra, biomèdics i en moltes altres indústries. Els avantatges d’utilitzar cables de fibra òptica inclouen l’amplada de banda més alta, la degradació del senyal, l’ingravidesa i la primesa que un cable de coure, la rendibilitat, la flexibilitat i, per tant, s’utilitzen en sistemes d’imatge mèdica i mecànica.
Diodos làser
El làser (amplificació de la llum per emissió estimulada de radiació) és una font de llum altament monocromàtica, coherent i direccional. Funciona en condicions d’emissions estimulades. La funció d’un díode làser és convertir l’energia elèctrica en energia lumínica com els díodes infrarojos o els LED. El feix d’un làser típic té 4 × 0,6 mm que s’estén a una distància de 15 metres. Els làsers més comuns que s’utilitzen són els làsers d’injecció o els làsers semiconductors. El làser semiconductor canvia d'altres làsers com els làsers sòlids, líquids i de gas
Diodos làser
Quan s'aplica una tensió a través de la unió P-N, es produeix la inversió de la població dels electrons i, a continuació, el raig làser està disponible des de la regió dels semiconductors. Els extrems de la unió P-N del díode làser s’han politsuperfíciei, per tant, els fotons emesos es reflecteixen de nou per crear més parells d'electrons. Així, els fotons generats estaran en fase amb els fotons anteriors.
Aplicacions de dispositius optoelectrònics
LED de xarxa alimentat per Edgefxkits.com
1. LEDs es podria convertir en la pròxima generació d’il·luminació i s’utilitzarà en qualsevol lloc, com en llums d’indicació, components d’ordinadors, dispositius mèdics, rellotges, taulers d’instruments, interruptors, comunicació de fibra òptica, electrònica de consum, electrodomèstics, senyals de trànsit, llums de fre de vehicles, pantalles de 7 segments i pantalles inactives, i també s'utilitzen en diferents projectes d'enginyeria electrònica i elèctrica tal com
- Visualització de missatges amb hèlix per LED virtuals
- Llum automàtica d'emergència basada en LED
- Llum LED accionada per xarxa
- Visualització de números de telèfon marcats a la pantalla de set segments
- Llum de carrer amb alimentació solar amb control d’intensitat automàtica
2. Les cèl·lules solars són aplicables a l’electrificació rural, sistemes de telecomunicacions, ajuts a la navegació oceànica i generació d’energia elèctrica a l’espai i sistemes de control i control remot i també s’utilitzen en diferents projectes basats en l’energia solar tal com
- Sistema de mesurament de l’energia solar
- Solar Street Light basat en Arduino
- Sistema de reg automàtic alimentat per energia solar
- Controlador de càrrega d'energia solar
- Panell solar de seguiment solar
Projecte basat en solar de edgefxkits.com
3. Fotodíodes s’utilitzen en molts tipus de circuits i diferents aplicacions com ara càmeres, instruments mèdics, equips de seguretat, indústries, dispositius de comunicació i equips industrials.
4. Fibres òptiques s’utilitzen en telecomunicacions, sensors, làsers de fibra, biomèdics i en moltes altres indústries.
5. El làser díodes s’utilitzen en comunicacions de fibra òptica, memòries òptiques, aplicacions militars , Reproductors de CD, procediments quirúrgics, xarxes d 'àrea local, comunicacions de llarga distància, memòries òptiques, comunicacions de fibra òptica i in projectes elèctrics com ara vehicles robotitzats controlats per RF amb disposició de feix làser, etc.
Per tant, es tracta de dispositius optoelectrònics que inclouen díodes làser, foto díodes, cèl·lules solars, LEDs, fibres òptiques.Aquests dispositius optoelectrònics s’utilitzen en diferents kits de projectes electrònics així com en telecomunicacions, serveis militars i en aplicacions mèdiques. Per obtenir més informació sobre el mateix, envieu les vostres consultes fent un comentari a continuació.
Crèdits fotogràfics:
- Diodos làser de tutorvista
- Dispositius optoelectrònics de channel4learning
- Foto diode de crani empobrit
- Cèl·lules solars de pveducació
- Diodes emissors de llum de fotobiologia
- Fibra òptica de electrònica setmanal