Optoelektroonika on side optika ja elektroonika vahel, mis hõlmab riistvaraseadme uurimist, kujundamist ja tootmist, mis muudab elektrienergia pooljuhtide kaudu valguseks ja valgus energiaks. See seade on valmistatud tahketest kristalsetest materjalidest, mis on kergemad kui metallid ja isolaatoritest raskemad . Optoelektroonikaseade on põhimõtteliselt valgust sisaldav elektrooniline seade. Seda seadet võib leida paljudest optoelektroonika rakendustest, nagu sõjaväeteenistused, telekommunikatsioon, automaatsed sissepääsukontrollisüsteemid ja meditsiiniseadmed.

Optoelektroonikaseadmed

See akadeemiline valdkond hõlmab laias valikus seadmeid, sealhulgas valgusdioodid ja elemendid, pildiotsimisseadmed, infonäidikud, optilised sidesüsteemid, optilised hoidlad ja kaugseiresüsteemid jne. Optoelektrooniliste seadmete näideteks on telekommunikatsioonilaser, sinine laser, optiline kiud, LED-foorid , fotodioodid ja päikesepatareid.Enamusoptoelektroonikaseadmetest (otsene muundumine elektronide ja footonite vahel) on valgusdioodid, laserdioodid, fotodioodid ja päikesepatareid.

Optoelektroonikaseadmete tüübid

Optoelektroonika liigitatakse erinevatesse tüüpidesse nagu

Fotodiood
Päikeserakud
Valgusdioodid
Optiline kiud
Laserdioodid

Fotodiood

Fotodiood on pooljuhtvalgusandur, mis tekitab pingele või voolule, kui valgus ristmikule langeb. See koosneb aktiivsest P-N ristmikust, mida juhitakse vastupidise eelhäälega. Kui rohke energiaga footon lööb pooljuhti, tekib elektron või augupaar. Elektronid difundeeruvad ristmikule, moodustades elektrivälja.

“mida teeb pingeregulaatori alaldi ”

Fotodiood

See elektriväli üle ammendumistsooni võrdub negatiivse pingega erapooletu dioodi ulatuses. Seda meetodit tuntakse ka kui sisemist fotoelektrilist efekti. Seda seadet saab kasutada kolmes režiimis:fotogalvaanilinepäikesepatareina, ettepoole kallutatud kui LED ja tagurpidi kallutatud kui a fotodetektor . Fotodioode kasutatakse mitut tüüpi vooluringides ja erinevates rakendustes, nagu kaamerad, meditsiinilised instrumendid, turvaseadmed, tööstused, sideseadmed ja tööstusseadmed.

Päikeserakud

Päikesepatarei ehk fotoelektriline element on elektrooniline seade, mis muundab päikese energia otseselt elektriks. Kui päikesevalgus langeb päikesepatareile, tekitab see elektrienergia tootmiseks nii voolu kui ka pinge. Päikesevalgus, mis koosneb footonitest, kiirgub päikesest. Kui footonid tabavad päikesepatarei räni aatomeid, kannavad nad oma energiat elektronide kaotamiseks ja seejärel voolavad need suure energiaga elektronid välisse vooluahelasse.

Päikeserakud

Päikeseelement koosneb kahest kihist, mis on kokku löödud. Esimene kiht on koormatud elektronidega, nii et need elektronid on valmis hüppama esimesest kihist teise. Teisel kihil on mõned elektronid ära võetud ja seetõttu on see valmis võtma rohkem elektrone. Päikesepatareide eelised on sellesonkütusevaru ja kuluprobleeme pole. Need on väga töökindlad ja vajavad vähe hooldust.

Päikeseelemente saab kasutada maapiirkondade elektrifitseerimisel, telekommunikatsioonisüsteemides, ookeaninavigatsiooni abivahendites, elektrienergia tootmise süsteem ruumis ja kaugseire- ja juhtimissüsteemid .

“arduino mega 2560 r3 pinout diagramm ”

Valgusdioodid

Valgusdiood on P-N pooljuhtdiood, milles elektronide ja aukude rekombinatsioon annab footoni. Kui diood on elektriliselt ettepoole suunatud, kiirgab see ebaühtlast kitsa spektriga valgust. Kui LED-i juhtmetele rakendatakse pinget, siis elektronid taasühinevad seadme aukudega ja vabastavad energiat footonite kujul. Seda efekti nimetatakse elektroluminestsentsiks. See on elektrienergia muundamine valguseks. Valguse värvi otsustab materjali energiaribade vahe.

Valgusdiood

LED-i kasutamine on kasulik, kuna see tarbib vähem energiat ja toodab vähem soojust. Valgusdioodid kestavad kauem kui hõõglambid. Valgusdioodidest võiks saada järgmise põlvkonna valgustus ja neid saaks kasutada kõikjal, näiteks märgutuledes, arvutikomponentides, meditsiiniseadmetes, kellades, näidikupaneelides, lülitites, fiiberoptiline side , Koduelektroonika, kodumasinad , jne.

Optiline kiud

Optiline kiud või optikakiudon plastist või klaasist valmistatud plastist ja läbipaistev kiud. See on mõnevõrra paksem kui inimese juuksed. See võib toimida valgustoru või lainejuhina valguse edastamiseks kiu kahe otsa vahel. Optilised kiud sisaldavad tavaliselt kolme kontsentrilist kihti: atuum, vooder ja jope. Kiud valgust läbilaskev piirkond on kiu keskosa, mis on valmistatud ränidioksiidist. Südamiku ümber asuv kaitsekiht on valmistatud ränidioksiidist.See loob optilise lainejuhi, mis piirab südamiku valgust täieliku peegeldumisega südamiku katte liidesel.Jope, koosneb katte ümbruse mitteoptiline kiht tavaliselt ühest või mitmest polümeeri kihist, mis kaitseb ränidioksiidi füüsikaliste või keskkonnakahjustuste eest.

Optiline kiud

Koos kiudoptilise kaabliga on jakke saadaval erinevates värvides. Need värvid võimaldavad tuvastada fiiberoptilist kaablit ja seda tüüpi kaablit. Näiteks tähistab oranž kaabel selgelt ühemoodilist kiudu, kollane aga amitmemoodilinekiud. Ühemoodilisel kiul levib üks režiim ja valguskiired liiguvad otse läbi kaabli. Seesmitmemoodilinekaabel, valguskiired liiguvad läbi kaabli järgides erinevaid režiime.

Neid kaableid kasutatakse telekommunikatsioonis, andurites, kiudlaserites, biomeditsiinis ja paljudes muudes tööstusharudes. Kiudoptilise kaabli kasutamise eelised hõlmavad nende suuremat ribalaiust, väiksemat signaali halvenemist, kaalumatust ja õhust kui vasktraadist, tasuvust, paindlikkust ja seetõttu kasutatakse neid meditsiinilistes ja mehaanilistes pildisüsteemides.

Laserdioodid

Laser (valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse kaudu) on väga monokromaatilise, koherentse ja suunatud valguse allikas. See töötab stimuleeritud heitgaaside tingimustes. Laserdioodi ülesandeks on muundada elektrienergia valgusenergiaks nagu infrapuna dioodid või valgusdioodid. Tüüpilise laseri kiirel on 4 × 0,6 mm, mis ulatub 15 meetri kaugusele. Levinumad laserid on süstimislaserid või pooljuhtlaserid. Pooljuhtlaser vahetub teistest laseritest nagu tahked, vedelad ja gaasilised laserid

Laserdioodid

Kui pinge rakendatakse üle P-N ristmiku, tekib elektronide populatsiooni inversioon ja seejärel on laserkiir saadaval pooljuhtide piirkonnast. Laserdioodi P-N ristmiku otsad on poleeritudpindja seega peegelduvad footonid peegelduvad tagasi, et luua rohkem elektronipaare. Seega on tekkinud footonid faasis eelmiste footonitega.

Optoelektroonikaseadmete rakendused

Toitevõrgus töötav LED: Edgefxkits.com

1. LEDid võiks saada järgmise põlvkonna valgustuseks ja seda saab kasutada kõikjal, näiteks märgutuledes, arvutikomponentides, meditsiiniseadmetes, kellades, näidikupaneelides, lülitites, fiiberoptilises sides, olmeelektroonikas, kodumasinates, liiklussignaalides, auto pidurituledes, 7 segmendi ekraanil ja mitteaktiivsed kuvarid ja neid kasutatakse ka erinevates elektroonika- ja elektrotehnika projektid nagu näiteks

Propelleri sõnumi kuvamine virtuaalsete LED-ide abil
LED-põhine automaatne avariivalgustus
Võrgus töötav LED-tuli
Valitud telefoninumbrite kuvamine seitsme segmendi ekraanil
Päikese jõul toimiv tänavavalgustus koos automaatse intensiivsuse juhtimisega

2. Päikesepatareid on kasutatavad maapiirkondade elektrifitseerimisel, telekommunikatsioonisüsteemides, ookeaninavigatsiooni abivahendites ning elektrienergia tootmisel kosmoses ning kaugseire- ja juhtimissüsteemides ning neid kasutatakse ka erinevates päikeseenergial põhinevad projektid nagu näiteks

“liftide tüübid hoonetes ”

Päikeseenergia mõõtmise süsteem
Arduino baasil Solar Street Light
Päikeseenergial töötav automaatne niisutussüsteem
Päikeseenergia laadimise kontroller
Päikese jälgimise päikesepaneel

Päikesepõhine projekt saidilt edgefxkits.com

3. Fotodioodid kasutatakse mitut tüüpi vooluringides ja erinevates rakendustes, nagu kaamerad, meditsiinilised instrumendid, ohutusseadmed, tööstused, sideseadmed ja tööstusseadmed.

4. Optilised kiud kasutatakse telekommunikatsioonis, andurites, kiudlaserites, biomeditsiinis ja paljudes teistes tööstusharudes.

5. Laser dioodid kasutatakse kiudoptilises sides, optilistes mäludes, sõjalised rakendused , CD-mängijad, kirurgilised protseduurid, kohtvõrgud, kaugside, optilised mälud, fiiberoptilised sidemed ja sisse elektriprojektid nagu raadiosagedusega juhitav robotkiir laserkiire paigutusega ja nii edasi.

Seega on see kõik optoelektrooniliste seadmete kohta, mis hõlmavad laserdioode, fotodioode, päikesepatareisid, LED-e, optilisi kiude.Neid optoelektroonilisi seadmeid kasutatakse erinevates seadmetes elektroonilised projektikomplektid samuti telekommunikatsioonis, sõjaväeteenistustes ja meditsiinilistes rakendustes. Selle kohta lisateabe saamiseks saatke oma päringud allpool kommenteerides.

Foto autorid: