L'optoelettronica è la comunicazione tra ottica ed elettronica che include lo studio, la progettazione e la produzione di un dispositivo hardware che converte energia elettrica in luce e luce in energia attraverso i semiconduttori. Questo dispositivo è realizzato con materiali cristallini solidi che sono più leggeri dei metalli e più pesante degli isolanti . Il dispositivo optoelettronico è fondamentalmente un dispositivo elettronico che coinvolge la luce. Questo dispositivo può essere trovato in molte applicazioni optoelettroniche come servizi militari, telecomunicazioni, sistemi automatici di controllo accessi e attrezzature mediche.

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Dispositivi optoelettronici

Questo campo accademico copre una vasta gamma di dispositivi tra cui LED ed elementi, dispositivi di rilevamento delle immagini, display di informazioni, sistemi di comunicazione ottica, archivi ottici e sistemi di rilevamento a distanza, ecc. Esempi di dispositivi optoelettronici includono laser per telecomunicazioni, laser blu, fibra ottica, Semafori a LED , fotodiodi e celle solari.Maggioranzadei dispositivi optoelettronici (conversione diretta tra elettroni e fotoni) sono LED, diodi laser, fotodiodi e celle solari.

Tipi di dispositivi optoelettronici

L'optoelettronica è classificata in diversi tipi come

Fotodiodo
Celle solari
Diodi emettitori di luce
Fibra ottica
Diodi laser

Fotodiodo

Un fotodiodo è un sensore di luce a semiconduttore che genera una tensione o corrente quando la luce cade sulla giunzione. Consiste in una giunzione P-N attiva, che viene azionata in polarizzazione inversa. Quando un fotone con molta energia colpisce il semiconduttore, viene creata una coppia di elettroni o lacune. Gli elettroni si diffondono alla giunzione per formare un campo elettrico.

Fotodiodo

Questo campo elettrico attraverso la zona di esaurimento è uguale a una tensione negativa attraverso il diodo non corretto. Questo metodo è noto anche come effetto fotoelettrico interno. Questo dispositivo può essere utilizzato in tre modalità:fotovoltaicocome cella solare, polarizzata in avanti come un LED e polarizzata inversamente come a rilevatore di foto . I fotodiodi sono utilizzati in molti tipi di circuiti e in diverse applicazioni come telecamere, strumenti medici, apparecchiature di sicurezza, industrie, dispositivi di comunicazione e apparecchiature industriali.

Celle solari

Una cella solare o fotovoltaica è un dispositivo elettronico che converte direttamente l'energia del sole in elettricità. Quando la luce solare cade su una cella solare, produce sia una corrente che una tensione per produrre energia elettrica. La luce solare, composta da fotoni, irradia dal sole. Quando i fotoni colpiscono gli atomi di silicio della cella solare, trasferiscono la loro energia per perdere elettroni e quindi questi elettroni ad alta energia fluiscono verso un circuito esterno.

Celle solari

La cella solare è composta da due strati che vengono colpiti insieme. Il primo strato è caricato con elettroni, quindi questi elettroni sono pronti per saltare dal primo al secondo strato. Il secondo strato ha alcuni elettroni portati via e quindi è pronto a prendere più elettroni. I vantaggi delle celle solari sono che lìènessun problema di rifornimento e costo del carburante. Questi sono molto affidabili e richiedono poca manutenzione.

Le celle solari sono applicabili nell'elettrificazione rurale, nei sistemi di telecomunicazione, negli aiuti alla navigazione oceanica, sistema di generazione di energia elettrica nello spazio e sistemi di monitoraggio e controllo a distanza .

Diodi emettitori di luce

Diodo ad emissione luminosa è un diodo semiconduttore P-N in cui la ricombinazione di elettroni e lacune produce un fotone. Quando il diodo è polarizzato elettricamente nella direzione in avanti, emette luce a spettro ristretto incoerente. Quando viene applicata una tensione ai conduttori del LED, gli elettroni si ricombinano con i fori all'interno del dispositivo e rilasciano energia sotto forma di fotoni. Questo effetto è chiamato elettroluminescenza. È la conversione dell'energia elettrica in luce. Il colore della luce è deciso dalla banda di energia del materiale.

Diodo ad emissione luminosa

L'utilizzo del LED è vantaggioso in quanto consuma meno energia e produce meno calore. I LED durano più a lungo delle lampade a incandescenza. I LED potrebbero diventare la prossima generazione di illuminazione e utilizzati ovunque come luci di indicazione, componenti di computer, dispositivi medici, orologi, cruscotti, interruttori, comunicazione in fibra ottica , elettronica di consumo, elettrodomestici , eccetera.

Fibra ottica

Una fibra ottica o otticafibraè una fibra plastica e trasparente in plastica o vetro. È un po 'più spesso di un capello umano. Può funzionare come tubo luminoso o guida d'onda per trasmettere la luce tra le due estremità della fibra. Le fibre ottiche di solito includono tre strati concentrici: anucleo, un rivestimento e una giacca. Il nucleo, una regione di trasmissione della luce della fibra, è la sezione centrale della fibra, che è fatta di silice. Il rivestimento, lo strato protettivo attorno al nucleo, è fatto di silice.Questo crea una guida d'onda ottica che limita la luce nel nucleo per riflessione totale all'interfaccia del rivestimento del nucleo.Giacca, lo strato non ottico attorno al rivestimento, tipicamente è costituito da uno o più strati di un polimero che proteggono la silice dai danni fisici o ambientali.

Fibra ottica

Insieme al cavo in fibra ottica, le guaine sono disponibili in diversi colori. Questi colori consentono il riconoscimento del cavo in fibra ottica e del tipo di cavo con cui si ha a che fare. Ad esempio, un cavo di colore arancione indica chiaramente una fibra monomodale, mentre uno giallo indica amultimodalefibra. Nella fibra monomodale, una modalità si propaga ei raggi luminosi viaggiano direttamente attraverso il cavo. In unmultimodalecavo, i raggi luminosi viaggiano attraverso il cavo seguendo diverse modalità.

Questi cavi sono utilizzati nelle telecomunicazioni, sensori, laser in fibra, biomedicali e in molti altri settori. I vantaggi dell'utilizzo di cavi in fibra ottica includono la loro maggiore larghezza di banda, minore degradazione del segnale, leggerezza e sottigliezza rispetto a un filo di rame, convenienza, flessibilità e quindi sono utilizzati nei sistemi di imaging medico e meccanico.

Diodi laser

Il laser (amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni) è una sorgente di luce altamente monocromatica, coerente e direzionale. Funziona in condizioni di emissione stimolata. La funzione di un diodo laser è convertire l'energia elettrica in energia luminosa come diodi a infrarossi o LED. Il raggio di un tipico laser ha 4 × 0,6 mm che si estende a una distanza di 15 metri. I laser più comuni utilizzati sono laser a iniezione o laser a semiconduttore. Il laser a semiconduttore cambia da altri laser come i laser solidi, liquidi e gas

Diodi laser

Quando viene applicata una tensione attraverso la giunzione P-N, viene prodotta l'inversione di popolazione degli elettroni e quindi il raggio laser è disponibile dalla regione del semiconduttore. Le estremità della giunzione P-N del diodo laser sono lucidatesuperficiee quindi i fotoni emessi si riflettono per creare più coppie di elettroni. Pertanto, i fotoni generati saranno in fase con i fotoni precedenti.

Applicazioni di dispositivi optoelettronici

LED alimentato da rete di Edgefxkits.com

1. LED potrebbe diventare la prossima generazione di illuminazione e utilizzata ovunque come luci di indicazione, componenti di computer, dispositivi medici, orologi, cruscotti, interruttori, comunicazioni in fibra ottica, elettronica di consumo, elettrodomestici, segnali stradali, luci dei freni delle automobili, display a 7 segmenti e display inattivi e utilizzati anche in diversi progetti di ingegneria elettronica ed elettrica ad esempio

Visualizzazione del messaggio dell'elica tramite LED virtuali
Luce di emergenza automatica a LED
Luce LED alimentata da rete
Visualizzazione dei numeri di telefono composti sul display a sette segmenti
Lampione stradale a LED ad energia solare con controllo automatico dell'intensità

2. Le celle solari sono applicabili nell'elettrificazione rurale, nei sistemi di telecomunicazione, negli aiuti alla navigazione oceanica e nella generazione di energia elettrica nello spazio e nei sistemi di monitoraggio e controllo remoti e utilizzati anche in diversi progetti basati sull'energia solare ad esempio

Sistema di misurazione dell'energia solare
Solar Street Light basato su Arduino
Sistema di irrigazione automatico ad energia solare
Regolatore di carica solare
Sun Tracking pannello solare

Progetto basato sull'energia solare da edgefxkits.com

3. Fotodiodi sono utilizzati in molti tipi di circuiti e in diverse applicazioni come telecamere, strumenti medici, apparecchiature di sicurezza, industrie, dispositivi di comunicazione e apparecchiature industriali.

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4. Fibre ottiche sono utilizzati nelle telecomunicazioni, sensori, laser a fibra, biomedicali e in molti altri settori.

5. Il laser diodi sono utilizzati nella comunicazione in fibra ottica, memorie ottiche, applicazioni militari , Lettori CD, procedure chirurgiche, reti locali, comunicazioni a lunga distanza, memorie ottiche, comunicazioni in fibra ottica e in progetti elettrici come il veicolo robotico controllato da RF con disposizione del raggio laser e così via.

Quindi, si tratta di dispositivi optoelettronici che includono diodi laser, fotodiodi, celle solari, LED, fibre ottiche.Questi dispositivi optoelettronici sono utilizzati in diversi kit di progetti elettronici così come nelle telecomunicazioni, nei servizi militari e nelle applicazioni mediche. Per ulteriori informazioni sullo stesso argomento, inviare le proprie domande commentando di seguito.

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