optoe lectronics الکترونیک نوری

الکترونیک نوری مبتنی بر اثرات کوآنتومی نور روی مواد الکترونیکی، به خصوص نیمه‎ رساناها است.

صفحه نخست »  الکترونیک »  الکترونیک-نوری

optoelectronics-الکترونیک نوری

الکترونیک نوری، مطالعه و استفاده از دستگاه‎هایی الکترونیکی است که نور را تولید، شناسایی و کنترل نمایند. الکترونیک نوری معمولاً زیرشاخه‎ای از فوتونیک یا الکترونیک در نظر گرفته می‎شود. دستگاه‎های الکترونیک نوری می‎توانند مبدل‎های الکترونیکی به نوری یا نوری به الکترونیکی باشند یا وسایلی که از چنین دستگاه‎هایی در فعالیت‎شان به کار برود. واژه‎ی الکترواپتیک غالباً به اشتباه به جای الکترونیک نوری به کار می‎رود، درحالی که الکترواپتیک شاخه‎ی وسیع‎تری در فیزیک است که به بررسی برهم‎کنش نور و الکترون می‎پردازد.
الکترونیک نوری مبتنی بر اثرات کوآنتومی نور روی مواد الکترونیکی، به خصوص نیمه‎ رساناها است.
فوتونیک علمی است که گستره آن شامل ایجاد، انتشار، انتقال، مدولاسیون، سوئیچینگ، تقویت و آشکارسازی نور می شود. با اختراع لیزر، و پس از آن، با ساخت فیبر نوری شاخهٔ اپتیک در علم فیزیک آنقدر گسترده گردید و کاربردهای آن آنقدر زیاد شد، که زمینه‌ای جدید موسوم به فوتونیک در علم متولد گردید، این شاخهٔ جدید در سه گرایش الکترونیک، مخابرات، و فیزیک کار خود را شروع نمود.


اینجا منظور از الکترونیک نوری همانا قطعات نیمه رسانا همچون ترانزیستور، دیود و مقاومت است.

Photodiode فتو دیود: IRLED
Infrared Light Emitting Diode دیود ساطع کننده نور مادون قرمز:
فتودیود یک نوع شناساگر نور می‌باشد که بسته به مورد عملیات لازم میتواند انرژی نورانی را به جریان الکتریکی تبدیل کند. فتودیودها شباهت زیادی به دیودهای نیمه رسانای معمولی دارند، با این تفاوت که دیودهای فوتونی هم میتوانند در معرض انرژی نورانی قرار گیرد و هم میتواند در اتصالات پنجره یا فیبر نوری تعبیه شود تا نور به درون قسمتهای حساس آن وارد شود.

در طبیعت ما رنگ هایی را داریم که قابل دیدن هستند مثل : آبی ، زرد ، قرمز ، بنفش ، صورتی و … ، اما رنگ هایی هم وجود دارند که دیده نمیشوند مثل رنگهای ماواری بنفش (بالاتر از بنفش) و مادون قرمز (پایین تر از قرمز ) ، لذا دیود هایی داریم که نور مادون قرمز تولید میکنند که اگر انها را روشن کنید با چشم غیر مصلح دیده نمیشود و حتما باید با دوربین عکاسی یا فیلم برداری به آن نگاه کنیم ؛ به همین ترتیب گیرنده هایی داریم که قادرند نور مادون قرمز و شدت آن را تشخیص دهند. دیود مادون قرمز کاربردهای فراوانی دارد همچون: کنترل کننده های سیستم های صوتی و تصویری، تبادل اطلاعات بین دستگاه هایی مثل گوشی موبایل ، ساخت سنسورهای مجاورتی و حرکتی مثل سنسورهای راه پله ها و پارکینگ ها،......دارد.

PhotoTransistor فتوترانزیستور:
ترانزیستور نوری یا فوتودیود یک ترانزیستور دو قطبی است که جریان بیس آن با برخورد نور به ناحیهٔ نیمرسانای حساس به نور بیس ایجاد میشود. پیوند pn کلکتور-بیس از طریق یک روزنهٔ مجهز به عدسی در معرض نور قرار می‌گیرد. اگر نوری در کار نباشد، تنها جریان نشتی کوچکی که ناشی از انرژی گرمایی است از کلکتور میگذرد ، با رسیدن نور به پیوند بیس-کلکتور یک جریان بیس ایجاد میشود که با شدت نور مناسب است. ، ترانزیستور نوری به جز از لحاظ نحوهٔ تولید جریان بیس، هیچ تفاوتی با یک ترانزیستور معمولی ندارد. در اکثر موارد بیس هیچ اتصال الکتریکی ندارد.
ترانزیستور نوری می‌تواند یک عنصر دو پایانه ای یا سه پایانه ای باشد. در آرایش سه پایانه ای پایهٔ بیس بیرون آورده شده است تا بتوان ترانزیستور را با صورت یک BJT معمولی نیز به کار برد، در این حالت می‌توان از ویژگی‌های نوری ترانزیستور استفاده کرد یا نکرد. در آرایش دو پایانه ای به بیس دسترسی الکتریکی وجود ندارد، و تنها ورودی ترانزیستور نور است. در بسیاری از کاربردها آرایش دو پایانه ای به کار میرود.

Photo Resistor مقاومت نوری:
مقاومت نوری یا ال‌دی‌آر (Light Dependent Resistor) نوعی مقاومت است که مقاومت الکتریکی آن بر اثر افزایش شدت نور تابیده‌شده بر آن کاهش می‌یابد، به عبارت دیگر از خود فوتورسانندگی نمایش می‌دهد.
مقاومت‌های نوری از یک نیمه‌رسانای دارای مقاومت بالا تشکیل شده‌اند و در صورتی که نور تابیده شده بر روی آن از بسامد کافی برخوردار باشد، فوتون‌های جذب‌شده توسط نیمه‌رسانا به الکترون‌های وابسته‌اش انرژی کافی برای جهش به نوار رسانش را می‌دهند. الکترون آزاد به دست آمده و حفره‌های حاصل جریان الکتریکی را هدایت می‌کنند و به این شکل مقاومت الکتریکی کاهش می‌یابد.

Photocells فتوسل:
فتوسل قطعه ای است که براثر کم و زیاد شدن نور واکنش متناسب را نشان می دهد مثل فتوسل هایی که در سیستم روشنایی خیابان ها استفاده می شوند که وقتی هوا روبه تاریکی میرود در واقع نور کم شده و سنسور عمل می کند و لامپ یا لامپ هایی روشن می شوند و با روشنایی هوا سنسور عمل کرده و لامپ ها خاموش می شوند.
هنگام استفاده از سنسورهای فتوسل به قدرت جریان دهی آن توجه گردد، در صورتیکه بخواهیم از یک فتوسل برای روشن و خاموش نمودن تعداد زیادی لامپ استفاده کنیم باید از رله یا کنتاکتور مناسب بهره گیریم ، در این صورت در واقع سنسور کنتاکتور را قطع و وصل می کند و مصرف کننده ها مسیر تغذیه اشان از طریق پلاتین های کنتاکتور تامین می گردد.

با به کار گیری قطعات فوق در مدارات الکترونیکی کارکرد مدار وابسته به نور خواهد بود که بسیار هم گسترده است.


Opto Coopler کوپل کننده نوری (اتصال دهنده وابسته به نور):

اپتوایزولاتور (opto-isolator) یا اپتوکوپلر (optocoupler) مجموعه فرستنده و گیرنده نوری است. به این صورت که در یک مدار٬ سیگنال به نور تبدیل می شود و می تابد و در سوی دیگر سنسور این نور را حس می کند و به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. علاوه بر کاربردی که در وهله اول به ذهن می رسد٬ می توان آن را در جاهایی مثل کم کردن ولتاژ هم به کار برد و ولتاژ یک طرف را از ولتاژ طرف دیگر ایزوله کرد. به همین دلیل به نام اپتو ایزولاتور شناخته می شود.