Optoeletrônica é a comunicação entre óptica e eletrônica que inclui o estudo, projeto e fabricação de um dispositivo de hardware que converte energia elétrica em luz e luz em energia por meio de semicondutores. Este dispositivo é feito de materiais sólidos cristalinos que são mais leves do que metais e mais pesado que isoladores . Dispositivo optoeletrônico é basicamente um dispositivo eletrônico que envolve luz. Este dispositivo pode ser encontrado em muitas aplicações optoeletrônicas, como serviços militares, telecomunicações, sistemas de controle de acesso automático e equipamentos médicos.

Dispositivos Optoeletrônicos

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Este campo acadêmico cobre uma ampla gama de dispositivos, incluindo LEDs e elementos, dispositivos de captação de imagens, monitores de informações, sistemas de comunicação ótica, armazenamentos óticos e sistemas de sensoriamento remoto, etc. Exemplos de dispositivos optoeletrônicos incluem laser de telecomunicações, laser azul, fibra ótica, Semáforos de LED , fotodiodos e células solares.Maioriados dispositivos optoeletrônicos (conversão direta entre elétrons e fótons) são LEDs, diodos laser, fotodiodos e células solares.

Tipos de dispositivos optoeletrônicos

Optoeletrônicos são classificados em diferentes tipos, como

Foto-diodo
Células solares
Diodos emissores de luz
Fibra ótica
Laser Diodos

Foto-diodo

Um foto diodo é um sensor de luz semicondutor que gera uma tensão ou corrente quando a luz incide na junção. Consiste em uma junção P-N ativa, que é operada em polarização reversa. Quando um fóton com bastante energia atinge o semicondutor, um elétron ou par de lacunas é criado. Os elétrons se difundem para a junção para formar um campo elétrico.

Foto-diodo

Este campo elétrico através da zona de depleção é igual a uma tensão negativa através do diodo imparcial. Este método também é conhecido como efeito fotoelétrico interno. Este dispositivo pode ser usado em três modos:fotovoltaicocomo uma célula solar, polarizada para frente como um LED e polarizada reversa como um detector de fotos . Os fotodiodos são usados em diversos tipos de circuitos e em diferentes aplicações, como câmeras, instrumentos médicos, equipamentos de segurança, indústrias, dispositivos de comunicação e equipamentos industriais.

Células solares

Uma célula solar ou célula fotovoltaica é um dispositivo eletrônico que converte diretamente a energia do sol em eletricidade. Quando a luz do sol incide sobre uma célula solar, ela produz uma corrente e uma voltagem para produzir energia elétrica. A luz solar, que é composta de fótons, irradia do sol. Quando os fótons atingem os átomos de silício da célula solar, eles transferem sua energia para perder elétrons e, então, esses elétrons de alta energia fluem para um circuito externo.

Células solares

A célula solar é composta de duas camadas que se unem. A primeira camada é carregada com elétrons, então esses elétrons estão prontos para pular da primeira para a segunda camada. A segunda camada tem alguns elétrons retirados e, portanto, está pronta para receber mais elétrons. As vantagens das células solares são que,énenhum abastecimento de combustível e problema de custo. São muito confiáveis e requerem pouca manutenção.

As células solares são aplicáveis em eletrificação rural, sistemas de telecomunicações, ajudas à navegação oceânica, sistema de geração de energia elétrica no espaço e sistemas de monitoramento e controle remoto .

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Diodos emissores de luz

Diodo emissor de luz é um diodo semicondutor P-N no qual a recombinação de elétrons e lacunas produz um fóton. Quando o diodo é eletricamente polarizado na direção direta, ele emite luz de espectro estreito incoerente. Quando uma tensão é aplicada às pontas do LED, os elétrons se recombinam com os orifícios dentro do dispositivo e liberam energia na forma de fótons. Este efeito é denominado eletroluminescência. É a conversão de energia elétrica em luz. A cor da luz é decidida pelo gap de energia do material.

Diodo emissor de luz

O uso de LED é vantajoso, pois consome menos energia e produz menos calor. Os LEDs duram mais do que as lâmpadas incandescentes. LEDs podem se tornar a próxima geração de iluminação e usados em qualquer lugar, como luzes indicadoras, componentes de computador, dispositivos médicos, relógios, painéis de instrumentos, interruptores, comunicação de fibra ótica , eletrônicos de consumo, electrodomésticos etc.

Fibra ótica

Uma fibra ótica ou óticafibraé uma fibra de plástico transparente feita de plástico ou vidro. É um pouco mais grosso do que um fio de cabelo humano. Ele pode funcionar como um tubo de luz ou guia de ondas para transmitir luz entre as duas extremidades da fibra. As fibras ópticas geralmente incluem três camadas concêntricas: atestemunho, um revestimento e uma jaqueta. O núcleo, uma região transmissora de luz da fibra, é a seção central da fibra, que é feita de sílica. O revestimento, a camada protetora em torno do núcleo, é feito de sílica.Isso cria um guia de onda óptico que limita a luz no núcleo por reflexão total na interface do revestimento do núcleo.Jaqueta, a camada não óptica em torno do revestimento, normalmente consiste em uma ou mais camadas de um polímero que protege a sílica de danos físicos ou ambientais.

Fibra ótica

Junto com o cabo de fibra ótica, as jaquetas estão disponíveis em várias cores. Essas cores permitem o reconhecimento do cabo de fibra ótica e do tipo de cabo com que se trata. Por exemplo, um cabo de cor laranja indica claramente uma fibra monomodo, enquanto um cabo amarelo indica umamultimodofibra. Na fibra monomodo, um modo se propaga e os raios de luz viajam direto pelo cabo. Em ummultimodocabo, os raios de luz viajam através do cabo seguindo modos diferentes.

Esses cabos são usados em telecomunicações, sensores, lasers de fibra, biomédicos e em muitas outras indústrias. As vantagens de usar cabos de fibra óptica incluem maior largura de banda, menor degradação de sinal, leveza e espessura do que um fio de cobre, custo-benefício, flexibilidade e, portanto, são usados em sistemas de imagens médicas e mecânicas.

Laser Diodos

O laser (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação) é uma fonte de luz altamente monocromática, coerente e direcional. Opera sob condição de emissão estimulada. A função de um diodo laser é converter energia elétrica em energia luminosa, como diodos infravermelhos ou LEDs. O feixe de um laser típico tem 4 × 0,6 mm e se estende a uma distância de 15 metros. Os lasers mais comuns usados são os lasers de injeção ou lasers semicondutores. O laser semicondutor muda de outros lasers, como lasers sólidos, líquidos e gasosos

Laser Diodos

Quando uma tensão é aplicada através da junção P-N, a inversão da população dos elétrons é produzida e, então, o feixe de laser fica disponível na região do semicondutor. As extremidades da junção P-N do diodo laser foram polidassuperfíciee, portanto, os fótons emitidos refletem de volta para criar mais pares de elétrons. Assim, os fótons gerados estarão em fase com os fótons anteriores.

Aplicações de Dispositivos Optoeletrônicos

LED operado por rede elétrica por Edgefxkits.com

1. LEDs poderia se tornar a próxima geração de iluminação e usado em qualquer lugar, como luzes de indicação, componentes de computador, dispositivos médicos, relógios, painéis de instrumentos, interruptores, comunicação de fibra óptica, eletrônicos de consumo, eletrodomésticos, sinais de trânsito, luzes de freio de automóveis, displays de 7 segmentos e monitores inativos, e também usados em diferentes projetos de engenharia eletrônica e elétrica tal como

Exibição da mensagem da hélice por LEDs virtuais
Luz de emergência automática baseada em LED
Luz LED acionada pela rede
Exibição de números de telefone discados no display de sete segmentos
Poste de luz LED com energia solar e controle automático de intensidade

2. As células solares são aplicáveis em eletrificação rural, sistemas de telecomunicações, auxiliares de navegação oceânica e geração de energia elétrica no espaço e sistemas de monitoramento e controle remoto e também usados em diferentes projetos baseados em energia solar tal como

“velocidade da luz em angstroms ”

Sistema de medição de energia solar
Solar Street Light baseado em Arduino
Sistema de irrigação automática movido a energia solar
Controlador de carga de energia solar
Painel solar de rastreamento solar

Projeto baseado em energia solar de edgefxkits.com

3. Fotodiodos são usados em diversos tipos de circuitos e diferentes aplicações, como câmeras, instrumentos médicos, equipamentos de segurança, indústrias, dispositivos de comunicação e equipamentos industriais.

4. Fibras ópticas são usados em telecomunicações, sensores, lasers de fibra, biomédicos e em muitas outras indústrias.

5. O laser diodos são usados em comunicação de fibra óptica, memórias ópticas, aplicações militares , CD players, procedimentos cirúrgicos, redes locais, comunicações de longa distância, memórias ópticas, comunicações de fibra óptica e em projetos elétricos como Veículo robótico controlado por RF com arranjo de feixe de laser e assim por diante.

Assim, trata-se de dispositivos optoeletrônicos que incluem diodos laser, fotodiodos, células solares, LEDs, fibras ópticas.Esses dispositivos optoeletrônicos são usados em diferentes kits eletrônicos de projeto bem como em telecomunicações, serviços militares e em aplicações médicas. Para mais informações sobre o mesmo, poste suas dúvidas comentando abaixo.

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