ออปโตอิเล็กทรอนิกส์คือการสื่อสารระหว่างทัศนศาสตร์และอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งรวมถึงการศึกษาการออกแบบและการผลิตอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่แปลง พลังงานไฟฟ้า เป็นแสงและแสงสว่างเป็นพลังงานผ่านสารกึ่งตัวนำ อุปกรณ์นี้ทำจากวัสดุที่เป็นผลึกแข็งซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าโลหะและ หนักกว่าฉนวน . อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์โดยพื้นฐานแล้วเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับแสง อุปกรณ์นี้สามารถพบได้ในแอพพลิเคชั่นออปโตอิเล็กทรอนิกส์มากมายเช่นบริการทางทหารการสื่อสารโทรคมนาคม ระบบควบคุมการเข้าออกอัตโนมัติ และอุปกรณ์ทางการแพทย์

อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์

สาขาวิชาการนี้ครอบคลุมอุปกรณ์ที่หลากหลายรวมถึง LED และองค์ประกอบอุปกรณ์รับภาพการแสดงข้อมูลระบบสื่อสารด้วยแสงการจัดเก็บด้วยแสงและระบบตรวจจับระยะไกลเป็นต้นตัวอย่างของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ เลเซอร์โทรคมนาคมเลเซอร์สีน้ำเงินใยแก้วนำแสง ไฟจราจร LED ไดโอดภาพถ่ายและเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (การแปลงโดยตรงระหว่างอิเล็กตรอนและโฟตอน) ได้แก่ LED ไดโอดเลเซอร์ไดโอดภาพถ่ายและเซลล์แสงอาทิตย์

ประเภทของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์

ออปโตอิเล็กทรอนิกส์แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆเช่น

โฟโตไดโอด
พลังงานแสงอาทิตย์
ไดโอดเปล่งแสง
ใยแก้วนำแสง
เลเซอร์ไดโอด

โฟโต้ไดโอด

โฟโต้ไดโอดคือเซ็นเซอร์แสงเซมิคอนดักเตอร์ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าเมื่อแสงตกบนทางแยก ประกอบด้วยชุมทาง P-N ที่ใช้งานอยู่ซึ่งดำเนินการด้วยอคติย้อนกลับ เมื่อโฟตอนที่มีพลังงานมากกระทบกับเซมิคอนดักเตอร์จะมีการสร้างคู่อิเล็กตรอนหรือรู อิเล็กตรอนจะแพร่กระจายไปยังทางแยกเพื่อสร้างสนามไฟฟ้า

โฟโต้ไดโอด

สนามไฟฟ้าข้ามเขตพร่องนี้เท่ากับแรงดันลบทั่วไดโอดที่ไม่เอนเอียง วิธีนี้เรียกอีกอย่างว่าเอฟเฟกต์ตาแมวด้านใน อุปกรณ์นี้สามารถใช้งานได้สามโหมด:ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ในฐานะเซลล์แสงอาทิตย์ให้ลำเอียงไปข้างหน้าเป็น LED และลำเอียงย้อนกลับเป็นก เครื่องตรวจจับภาพ . โฟโตไดโอดใช้ในวงจรหลายประเภทและการใช้งานที่แตกต่างกันเช่นกล้องเครื่องมือทางการแพทย์อุปกรณ์ความปลอดภัยอุตสาหกรรมอุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อุตสาหกรรม

“แปลงไฟ220โวลท์เป็น110โวลท์ ”

พลังงานแสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์หรือเซลล์โฟโตโวลตาอิกเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์มันจะผลิตทั้งกระแสและแรงดันไฟฟ้าเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า แสงแดดซึ่งประกอบด้วยโฟตอนแผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ เมื่อโฟตอนชนอะตอมของซิลิกอนของเซลล์แสงอาทิตย์พวกมันจะถ่ายเทพลังงานเพื่อสูญเสียอิเล็กตรอนจากนั้นอิเล็กตรอนพลังงานสูงเหล่านี้จะไหลไปยังวงจรภายนอก

พลังงานแสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยสองชั้นซึ่งถูกกระแทกเข้าด้วยกัน ชั้นแรกเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนดังนั้นอิเล็กตรอนเหล่านี้จึงพร้อมที่จะกระโดดจากชั้นแรกไปยังชั้นที่สอง ชั้นที่สองมีอิเล็กตรอนบางส่วนถูกดึงออกไปดังนั้นจึงพร้อมที่จะรับอิเล็กตรอนมากขึ้น ข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์ก็คือนั่นเองคือไม่มีปัญหาเรื่องการจ่ายน้ำมันและต้นทุน สิ่งเหล่านี้เชื่อถือได้มากและต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย

เซลล์แสงอาทิตย์สามารถใช้งานได้ในระบบไฟฟ้าในชนบทระบบโทรคมนาคมเครื่องช่วยในการเดินเรือในมหาสมุทร ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้า ในอวกาศและ ระบบตรวจสอบและควบคุมระยะไกล .

ไดโอดเปล่งแสง

ไดโอดเปล่งแสง เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ P-N ซึ่งการรวมตัวของอิเล็กตรอนและโฮลใหม่จะทำให้เกิดโฟตอน เมื่อไดโอดมีความเอนเอียงทางไฟฟ้าในทิศทางไปข้างหน้าจะปล่อยแสงสเปกตรัมแคบที่ไม่ต่อเนื่องกัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับสายนำของ LED อิเล็กตรอนจะรวมตัวกับรูภายในอุปกรณ์อีกครั้งและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน ผลกระทบนี้เรียกว่าอิเล็กโตรลูมิเนสเซนซ์ เป็นการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสง สีของแสงจะถูกกำหนดโดยช่องว่างแถบพลังงานของวัสดุ

ไดโอดเปล่งแสง

การใช้ LED มีข้อได้เปรียบเนื่องจากใช้พลังงานน้อยและให้ความร้อนน้อยลง ไฟ LED มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าหลอดไส้ ไฟ LED อาจกลายเป็นไฟส่องสว่างรุ่นต่อไปและใช้ได้ทุกที่เช่นในไฟแสดงสถานะส่วนประกอบคอมพิวเตอร์อุปกรณ์ทางการแพทย์นาฬิกาแผงหน้าปัดสวิตช์ การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก , เครื่องใช้ไฟฟ้า, เครื่องใช้ในครัวเรือน ฯลฯ

ใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงหรือใยแก้วนำแสงไฟเบอร์เป็นพลาสติกและไฟเบอร์โปร่งใสที่ทำจากพลาสติกหรือแก้ว ค่อนข้างหนากว่าเส้นผมของมนุษย์ สามารถทำหน้าที่เป็นท่อแสงหรือท่อนำคลื่นเพื่อส่งผ่านแสงระหว่างปลายทั้งสองของเส้นใย เส้นใยแก้วนำแสงมักประกอบด้วยชั้นศูนย์กลางสามชั้น: กแกนกลางเสื้อคลุมและแจ็คเก็ต แกนกลางซึ่งเป็นพื้นที่ส่งผ่านแสงของเส้นใยคือส่วนกลางของเส้นใยซึ่งทำจากซิลิกา Cladding ชั้นป้องกันรอบแกนทำจากซิลิกา.สิ่งนี้จะสร้างท่อนำคลื่นแบบออปติคัลที่ จำกัด แสงในแกนกลางโดยการสะท้อนทั้งหมดที่ส่วนต่อประสานของแกนหุ้มแกนแจ็คเก็ตชั้นที่ไม่ใช่ออปติคัลรอบ ๆ การหุ้มโดยทั่วไปจะประกอบด้วยโพลิเมอร์อย่างน้อยหนึ่งชั้นที่ปกป้องซิลิกาจากความเสียหายทางกายภาพหรือสิ่งแวดล้อม

ใยแก้วนำแสง

นอกจากสายเคเบิลใยแก้วแล้วแจ็คเก็ตยังมีให้เลือกหลายสี สีเหล่านี้ช่วยให้สามารถจดจำสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกและประเภทของสายเคเบิลที่ใช้ ตัวอย่างเช่นสายเคเบิลสีส้มระบุอย่างชัดเจนว่าเป็นเส้นใยโหมดเดียวในขณะที่สายสีเหลืองแสดงถึง aมัลติโหมดไฟเบอร์. ในเส้นใยโหมดเดียวโหมดหนึ่งจะแพร่กระจายและรังสีของแสงจะเดินทางตรงผ่านสายเคเบิล ในมัลติโหมดสายเคเบิลรังสีของแสงเดินทางผ่านสายเคเบิลตามโหมดต่างๆ

สายเคเบิลเหล่านี้ใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมเซ็นเซอร์เลเซอร์ไฟเบอร์การแพทย์ชีวภาพและในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย ข้อดีของการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ได้แก่ แบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นการลดทอนสัญญาณน้อยลงไร้น้ำหนักและบางกว่าสายทองแดงความคุ้มทุนความยืดหยุ่นและด้วยเหตุนี้จึงใช้ในระบบการถ่ายภาพทางการแพทย์และเชิงกล

เลเซอร์ไดโอด

เลเซอร์ (การขยายแสงโดยการปล่อยรังสีที่ถูกกระตุ้น) เป็นแหล่งกำเนิดของแสงที่มีสีเดียวและมีทิศทางสูง มันทำงานภายใต้สภาวะการปล่อยที่ถูกกระตุ้น หน้าที่ของเลเซอร์ไดโอดคือการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงเช่นไดโอดอินฟราเรดหรือ LED ลำแสงของเลเซอร์ทั่วไปมีการขยาย 4 × 0.6 มม. ที่ระยะ 15 เมตร เลเซอร์ที่ใช้กันมากที่สุดคือเลเซอร์ฉีดหรือเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เปลี่ยนไปจากเลเซอร์อื่น ๆ เช่นเลเซอร์ของแข็งของเหลวและก๊าซ

เลเซอร์ไดโอด

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามจุดเชื่อมต่อ P-N จะเกิดการผกผันประชากรของอิเล็กตรอนจากนั้นลำแสงเลเซอร์จะหาได้จากบริเวณเซมิคอนดักเตอร์ ปลายของจุดต่อ P-N ของเลเซอร์ไดโอดขัดเงาพื้นผิวดังนั้นโฟตอนที่ปล่อยออกมาจึงสะท้อนกลับเพื่อสร้างคู่อิเล็กตรอนมากขึ้น ดังนั้นโฟตอนที่สร้างขึ้นจะอยู่ในเฟสกับโฟตอนก่อนหน้า

การใช้งานอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์

ไฟ LED ที่ใช้งานหลักโดย Edgefxkits.com

1. ไฟ LED อาจกลายเป็นแสงสว่างรุ่นต่อไปและใช้งานได้ทุกที่เช่นในไฟแสดงสถานะส่วนประกอบคอมพิวเตอร์อุปกรณ์ทางการแพทย์นาฬิกาแผงหน้าปัดสวิตช์การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเครื่องใช้ในครัวเรือนสัญญาณจราจรไฟเบรกรถยนต์จอแสดงผล 7 ส่วนและ จอแสดงผลที่ไม่ใช้งานและยังใช้ในรูปแบบต่างๆ โครงการวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า เช่น

การแสดงข้อความของใบพัดด้วยไฟ LED เสมือนจริง
ไฟฉุกเฉินอัตโนมัติแบบ LED
ไฟ LED ใช้งานหลัก
การแสดงหมายเลขโทรศัพท์ที่โทรออกบนหน้าจอเจ็ดส่วน
ไฟถนน LED พลังงานแสงอาทิตย์พร้อมระบบควบคุมความเข้มอัตโนมัติ

2. แผงโซล่าเซลล์ สามารถใช้งานได้ในระบบไฟฟ้าในชนบทระบบโทรคมนาคมเครื่องช่วยนำทางในมหาสมุทรและการผลิตพลังงานไฟฟ้าในอวกาศและระบบตรวจสอบและควบคุมระยะไกลและยังใช้ในต่าง โครงการที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เช่น

ระบบวัดพลังงานแสงอาทิตย์
ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ Arduino
ระบบชลประทานอัตโนมัติพลังงานแสงอาทิตย์
ตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ติดตามดวงอาทิตย์

โครงการพลังงานแสงอาทิตย์จาก edgefxkits.com

3. โฟโตไดโอด ใช้ในวงจรหลายประเภทและการใช้งานที่แตกต่างกันเช่นกล้องเครื่องมือทางการแพทย์อุปกรณ์ความปลอดภัยอุตสาหกรรมอุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อุตสาหกรรม

“ตัวควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบปรับความเร็วได้ ”

4. เส้นใยนำแสง ถูกใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมเซ็นเซอร์เลเซอร์ไฟเบอร์การแพทย์ชีวภาพและในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย

5. เลเซอร์ ไดโอด ใช้ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงความทรงจำทางแสง การใช้งานทางทหาร , เครื่องเล่นซีดี, ขั้นตอนการผ่าตัด, Local Area Networks, การสื่อสารทางไกล, ความทรงจำแบบออปติคอล, การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและใน โครงการไฟฟ้า เช่นยานยนต์หุ่นยนต์ควบคุมด้วยคลื่นความถี่วิทยุพร้อมการจัดเรียงลำแสงเลเซอร์เป็นต้น

ดังนั้นนี่คือข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งรวมถึงไดโอดเลเซอร์ไดโอดภาพถ่ายเซลล์แสงอาทิตย์ไฟ LED เส้นใยแสง.อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ใช้ในต่างกัน ชุดโครงการอิเล็กทรอนิกส์ เช่นเดียวกับในการสื่อสารโทรคมนาคมบริการทางทหารและในการใช้งานทางการแพทย์ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องเดียวกันโปรดโพสต์คำถามของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: