Optoelektronika ir komunikācija starp optiku un elektroniku, kas ietver tādas aparatūras ierīces izpēti, projektēšanu un ražošanu, kas pārveido elektriskā enerģija gaismā un gaisma enerģijā caur pusvadītājiem. Šī ierīce ir izgatavota no cietiem kristāliskiem materiāliem, kas ir vieglāki par metāliem un smagāks par izolatoriem . Optoelektronikas ierīce būtībā ir elektroniska ierīce, kas ietver gaismu. Šo ierīci var atrast daudzās optoelektronikas lietojumprogrammās, piemēram, militārajos dienestos, telekomunikācijās, automātiskās piekļuves kontroles sistēmas un medicīnas iekārtas.

“Kā es varu pārveidot 220 voltus par 110 voltiem? ”

Optoelektronikas ierīces

Šī akadēmiskā joma aptver plašu ierīču klāstu, ieskaitot gaismas diodes un elementus, attēlu uztveršanas ierīces, informācijas displejus, optisko sakaru sistēmas, optiskās atmiņas un attālās uzrādes sistēmas utt. Optoelektronisko ierīču piemēri ietver telekomunikāciju lāzeru, zilo lāzeru, optisko šķiedru, LED luksofori , fotodiodes un saules baterijas.Vairumsno optoelektroniskajām ierīcēm (tieša konversija starp elektroniem un fotoniem) ir gaismas diodes, lāzera diodes, fotodiodes un saules baterijas.

Optoelektronikas ierīču veidi

Optoelektronika tiek klasificēta dažādos veidos, piemēram,

Fotodiods
Saules šūnas
Gaismas diodes
Optiskā šķiedra
Lāzera diodes

Foto diode

Fotodiods ir pusvadītāju gaismas sensors, kas rada spriegumu vai strāvu, kad gaisma krīt uz krustojumu. Tas sastāv no aktīvās P-N krustojuma, kas tiek darbināts pretēji. Kad fotons ar lielu enerģijas daudzumu satriec pusvadītāju, tiek izveidots elektrons vai caurumu pāris. Elektroni izkliedējas līdz krustojumam, veidojot elektrisko lauku.

Foto diode

Šis elektriskais lauks visā noplicināšanas zonā ir vienāds ar negatīvo spriegumu visā objektīvajā diodē. Šo metodi sauc arī par iekšējo fotoelektrisko efektu. Šo ierīci var izmantot trīs režīmos:fotoelementukā saules baterija, uz priekšu nobīdīta kā LED un reversa - kā a foto detektors . Fotodiodes tiek izmantotas daudzu veidu ķēdēs un dažādās lietojumprogrammās, piemēram, kamerās, medicīnas instrumentos, drošības aprīkojumā, rūpniecībā, sakaru ierīcēs un rūpniecības iekārtās.

Saules šūnas

Saules baterija vai fotoelektriskā šūna ir elektroniska ierīce, kas saules enerģiju tieši pārveido par elektrību. Kad saules gaisma krīt uz saules bateriju, tā rada gan strāvu, gan spriegumu elektriskās enerģijas ražošanai. Saule, kas sastāv no fotoniem, izstaro no saules. Kad fotoni ietriecas saules šūnas silīcija atomos, tie pārnes savu enerģiju, lai zaudētu elektronus, un pēc tam šie augstas enerģijas elektroni plūst ārējā kontūrā.

Saules šūnas

Saules elements sastāv no diviem slāņiem, kas ir sasisti kopā. Pirmais slānis ir noslogots ar elektroniem, tāpēc šie elektroni ir gatavi pāriet no pirmā slāņa uz otro slāni. Otrajā slānī ir noņemti daži elektroni, un tāpēc tas ir gatavs uzņemt vairāk elektronu. Saules bateriju priekšrocības ir tāsirnav degvielas padeves un izmaksu problēmu. Tie ir ļoti uzticami un prasa nelielu apkopi.

Saules baterijas ir izmantojamas lauku elektrifikācijā, telekomunikāciju sistēmās, okeāna navigācijas palīglīdzekļos, elektroenerģijas ražošanas sistēma kosmosā un attālās uzraudzības un vadības sistēmas .

Gaismu izstarojošās diodes

Gaismas diode ir P-N pusvadītāju diode, kurā elektronu un urbumu rekombinācija dod fotonu. Kad diode ir elektriski novirzīta virzienā uz priekšu, tas izstaro nesakarīgu šaura spektra gaismu. Kad LED spuldzēm tiek pielikts spriegums, elektroni rekombinējas ar caurumiem ierīces iekšienē un atbrīvo enerģiju fotonu veidā. Šo efektu sauc par elektroluminiscenci. Tā ir elektriskās enerģijas pārvēršana gaismā. Gaismas krāsu nosaka materiāla enerģijas joslu atstarpe.

Gaismas diode

LED izmantošana ir izdevīga, jo tā patērē mazāk enerģijas un saražo mazāk siltuma. Gaismas diodes kalpo ilgāk nekā kvēlspuldzes. Gaismas diodes varētu kļūt par nākamās paaudzes apgaismojumu un izmantojamas jebkur, piemēram, indikatorlampās, datoru komponentēs, medicīnas ierīcēs, pulksteņos, instrumentu paneļos, slēdžos, optisko šķiedru sakari , Elektronika, mājsaimniecības ierīces utt.

Optiskā šķiedra

Optiskā šķiedra vai optikašķiedrair plastmasas un caurspīdīga šķiedra, kas izgatavota no plastmasas vai stikla. Tas ir nedaudz biezāks par cilvēka matiem. Tas var darboties kā gaismas caurule vai viļņvads, lai pārraidītu gaismu starp abiem šķiedras galiem. Optiskās šķiedras parasti satur trīs koncentriskus slāņus: akodols, apšuvums un jaka. Kodols, šķiedras gaismas caurlaidīgais reģions, ir šķiedras centrālā daļa, kas izgatavota no silīcija dioksīda. Apšuvums, aizsargslānis ap serdi, ir izgatavots no silīcija dioksīda.Tādējādi tiek izveidots optiskais viļņvads, kas ierobežo gaismu kodolā ar pilnīgu atstarošanu kodola apšuvuma saskarnē.Jaka, neoptiskais slānis ap apšuvumu parasti sastāv no viena vai vairākiem polimēra slāņiem, kas aizsargā silīcija dioksīdu no fiziskiem vai vides bojājumiem.

Optiskā šķiedra

Kopā ar optisko šķiedru kabeli ir pieejamas dažādas krāsas jakas. Šīs krāsas ļauj atpazīt optisko šķiedru kabeli un tā veida kabeli. Piemēram, oranžas krāsas kabelis skaidri norāda vienmoda šķiedru, bet dzeltens - adaudzmodušķiedra. Vienmodu šķiedrā viens režīms izplatās, un gaismas stari virzās taisni caur kabeli. Iekšādaudzmodukabeli, gaismas stari pārvietojas pa kabeli, sekojot dažādiem režīmiem.

Šie kabeļi tiek izmantoti telekomunikācijās, sensoros, šķiedru lāzeros, biomedicīnās un daudzās citās nozarēs. Optiskās šķiedras kabeļa izmantošanas priekšrocības ietver to lielāku joslas platumu, mazāku signāla pasliktināšanos, bezsvara stāvokli un plānumu nekā vara stiepli, rentabilitāti, elastību un tāpēc tos izmanto medicīniskās un mehāniskās attēlveidošanas sistēmās.

Lāzera diodes

Lāzers (gaismas pastiprināšana ar stimulētu starojuma emisiju) ir ļoti vienkrāsainas, sakarīgas un virziena gaismas avots. Tas darbojas stimulētās emisijas apstākļos. Lāzera diodes funkcija ir pārveidot elektrisko enerģiju gaismas enerģijā, piemēram, infrasarkanās diodes vai gaismas diodes. Tipiska lāzera stars ir 4 × 0,6 mm, kas stiepjas 15 metru attālumā. Visbiežāk tiek izmantoti iesmidzināšanas lāzeri vai pusvadītāju lāzeri. Pusvadītāju lāzers mainās no citiem lāzeriem, piemēram, cietajiem, šķidruma un gāzes lāzeriem

Lāzera diodes

Pieliekot spriegumu pāri P-N krustojumam, rodas elektronu populācijas inversija, un pēc tam lāzera stars ir pieejams no pusvadītāju reģiona. Lāzera diode P-N krustojuma gali ir pulētivirsmaun līdz ar to izstarotie fotoni atspoguļojas atpakaļ, lai izveidotu vairāk elektronu pārus. Tādējādi radītie fotoni būs fāzē ar iepriekšējiem fotoniem.

Optoelektronikas ierīču pielietojums

Tīkla vadības LED ar Edgefxkits.com

1. LED varētu kļūt par nākamās paaudzes apgaismojumu un tiek izmantots jebkur, piemēram, indikatoros, datoru komponentos, medicīnas ierīcēs, pulksteņos, instrumentu paneļos, slēdžos, optiskās šķiedras sakaros, plaša patēriņa elektronikā, sadzīves tehnikā, satiksmes signālos, automašīnu bremžu signālos, 7 segmentu displejos un neaktīvi displeji un tiek izmantoti arī dažādos elektronikas un elektrotehnikas projekti piemēram,

Propellera ziņojuma parādīšana, izmantojot virtuālās gaismas diodes
LED balstīta automātiska avārijas gaisma
Tīkla darbināta LED gaisma
Sastādīto tālruņu numuru parādīšana septiņu segmentu displejā
Led ielu apgaismojums ar saules enerģiju ar automātisko intensitātes kontroli

2. Saules elementi ir piemērojami lauku elektrifikācijā, telekomunikāciju sistēmās, okeāna navigācijas palīglīdzekļos un elektroenerģijas ražošanā kosmosā un tālvadības uzraudzības un vadības sistēmās, kā arī tiek izmantoti dažādās uz saules enerģiju balstīti projekti piemēram,

Saules enerģijas mērīšanas sistēma
Arduino bāzes saules ielu apgaismojums
Saules enerģijas automātiskā apūdeņošanas sistēma
Saules enerģijas uzlādes kontrolieris
Saules izsekošanas saules panelis

Saules projekts no edgefxkits.com

3. Fotodiodes tiek izmantoti daudzu veidu ķēdēs un dažādās lietojumprogrammās, piemēram, kamerās, medicīnas instrumentos, drošības aprīkojumā, rūpniecībā, sakaru ierīcēs un rūpniecības iekārtās.

“kā darbojas indukcijas sildītājs ”

4. Optiskās šķiedras tiek izmantoti telekomunikācijās, sensoros, šķiedru lāzeros, biomedicīnā un daudzās citās nozarēs.

5. Lāzers diodes tiek izmantoti optisko šķiedru sakaros, optiskajās atmiņās, militārām vajadzībām , CD atskaņotāji, ķirurģiskas procedūras, lokālie tīkli, tālsatiksmes sakari, optiskās atmiņas, optisko šķiedru sakari un elektriskie projekti piemēram, RF vadāms robotizēts transportlīdzeklis ar lāzera staru izvietojumu un tā tālāk.

Tādējādi tas viss attiecas uz optoelektroniskajām ierīcēm, kas ietver lāzera diodes, fotodiodes, saules baterijas, gaismas diodes, optiskās šķiedras.Šīs optoelektroniskās ierīces tiek izmantotas dažādos veidos elektroniski projektu komplekti kā arī telekomunikācijās, militārajos dienestos un medicīnas lietojumos. Lai iegūtu vairāk informācijas par to pašu, lūdzu, ievietojiet savus jautājumus, komentējot tālāk.

Foto kredīti: