الإلكترونيات الضوئية هي الاتصال بين البصريات والإلكترونيات التي تشمل دراسة وتصميم وتصنيع جهاز يقوم بالتحويل طاقة كهربائية في الضوء والضوء إلى طاقة من خلال أشباه الموصلات. هذا الجهاز مصنوع من مواد بلورية صلبة تكون أخف من المعادن و أثقل من العوازل . جهاز الإلكترونيات الضوئية هو في الأساس جهاز إلكتروني يتضمن الضوء. يمكن العثور على هذا الجهاز في العديد من تطبيقات الإلكترونيات الضوئية مثل الخدمات العسكرية والاتصالات السلكية واللاسلكية ، أنظمة التحكم في الوصول الآلي والمعدات الطبية.

أجهزة الإلكترونيات الضوئية

يغطي هذا المجال الأكاديمي مجموعة واسعة من الأجهزة بما في ذلك المصابيح والعناصر وأجهزة التقاط الصور وشاشات المعلومات وأنظمة الاتصالات الضوئية والمخازن البصرية وأنظمة الاستشعار عن بعد وما إلى ذلك. تشمل أمثلة الأجهزة الإلكترونية الضوئية ليزر الاتصالات والليزر الأزرق والألياف الضوئية ، إشارات المرور LED ، الثنائيات الضوئية والخلايا الشمسية.غالبيةمن الأجهزة الإلكترونية الضوئية (التحويل المباشر بين الإلكترونات والفوتونات) هي مصابيح LED وثنائيات ليزر وثنائيات ضوئية وخلايا شمسية.

أنواع أجهزة الإلكترونيات الضوئية

يتم تصنيف الإلكترونيات الضوئية إلى أنواع مختلفة مثل

ضوئي
الخلايا الشمسية
الثنائيات الباعثة للضوء
الألياف البصرية
ثنائيات الليزر

ديود الصورة

الصمام الثنائي الضوئي هو مستشعر ضوء أشباه الموصلات يولد جهدًا أو تيارًا عندما يسقط الضوء على التقاطع. يتكون من تقاطع PN نشط ، والذي يتم تشغيله في انحياز عكسي. عندما يضرب فوتون مع الكثير من الطاقة أشباه الموصلات ، يتم إنشاء إلكترون أو زوج ثقب. تنتشر الإلكترونات في التقاطع لتشكل مجالًا كهربائيًا.

ديود الصورة

هذا المجال الكهربائي عبر منطقة النضوب يساوي الجهد السالب عبر الصمام الثنائي غير المتحيز. تُعرف هذه الطريقة أيضًا بالتأثير الكهروضوئي الداخلي. يمكن استخدام هذا الجهاز في ثلاثة أوضاع:الكهروضوئيةكخلية شمسية ، منحازة للأمام مثل LED ومنحازة عكسية مثل a كاشف الصور . تستخدم الثنائيات الضوئية في العديد من أنواع الدوائر والتطبيقات المختلفة مثل الكاميرات والأدوات الطبية ومعدات السلامة والصناعات وأجهزة الاتصال والمعدات الصناعية.

الخلايا الشمسية

الخلية الشمسية أو الخلية الكهروضوئية عبارة عن جهاز إلكتروني يحول طاقة الشمس مباشرة إلى كهرباء. عندما يسقط ضوء الشمس على خلية شمسية ، فإنه ينتج كلاً من التيار والجهد لإنتاج الطاقة الكهربائية. يشع ضوء الشمس ، الذي يتكون من فوتونات ، من الشمس. عندما تضرب الفوتونات ذرات السيليكون في الخلية الشمسية ، فإنها تنقل طاقتها لتفقد الإلكترونات ، ثم تتدفق هذه الإلكترونات عالية الطاقة إلى دائرة خارجية.

الخلايا الشمسية

تتكون الخلية الشمسية من طبقتين متلاصقتين معًا. الطبقة الأولى محملة بالإلكترونات ، لذا فإن هذه الإلكترونات جاهزة للقفز من الطبقة الأولى إلى الطبقة الثانية. تحتوي الطبقة الثانية على بعض الإلكترونات ، وبالتالي فهي جاهزة لأخذ المزيد من الإلكترونات. مزايا الخلايا الشمسية هناكيكونلا توجد مشكلة إمدادات الوقود والتكلفة. هذه يمكن الاعتماد عليها للغاية وتتطلب القليل من الصيانة.

الخلايا الشمسية قابلة للتطبيق في كهربة الريف ، وأنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية ، ومساعدات الملاحة البحرية ، نظام توليد الطاقة الكهربائية في الفضاء و أنظمة المراقبة والتحكم عن بعد .

الثنائيات الباعثة للضوء

الصمام الثنائي الباعث للضوء هو الصمام الثنائي شبه الموصل PN حيث ينتج عن إعادة تركيب الإلكترونات والثقوب فوتون. عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا كهربائيًا في الاتجاه الأمامي ، فإنه ينبعث منه ضوء طيف ضيق غير متماسك. عندما يتم تطبيق الجهد على خيوط LED ، تتحد الإلكترونات مع الثقوب الموجودة داخل الجهاز وتطلق الطاقة على شكل فوتونات. يسمى هذا التأثير بالإضاءة الكهربائية. إنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء. يتم تحديد لون الضوء من خلال فجوة نطاق الطاقة للمادة.

الصمام الثنائي الباعث للضوء

يعد استخدام LED مفيدًا لأنه يستهلك طاقة أقل وينتج حرارة أقل. تدوم مصابيح LED أطول من المصابيح المتوهجة. يمكن أن تصبح مصابيح LED الجيل التالي من الإضاءة وتستخدم في أي مكان مثل مصابيح الإشارة ومكونات الكمبيوتر والأجهزة الطبية والساعات ولوحات الأدوات والمفاتيح ، اتصالات الألياف الضوئية ، مستهلكى الكترونيات، الأجهزة المنزلية ، إلخ.

الألياف البصرية

ألياف بصرية أو بصريةالأساسيةعبارة عن ألياف بلاستيكية وشفافة مصنوعة من البلاستيك أو الزجاج. إنها أكثر سمكًا إلى حد ما من شعر الإنسان. يمكن أن يعمل كأنبوب ضوئي أو دليل موجي لنقل الضوء بين طرفي الألياف. تتضمن الألياف الضوئية عادة ثلاث طبقات متحدة المركز: أالنواة، كسوة وسترة. اللب ، منطقة إرسال الضوء من الألياف ، هو الجزء المركزي من الألياف ، وهو مصنوع من السيليكا. الكسوة ، الطبقة الواقية حول القلب ، مصنوعة من السيليكا.يؤدي هذا إلى إنشاء دليل موجي بصري يحد من الضوء في القلب من خلال الانعكاس الكلي في واجهة الكسوة الأساسية.السترةتتكون الطبقة غير البصرية حول الكسوة عادةً من طبقة واحدة أو أكثر من البوليمر الذي يحمي السيليكا من الضرر المادي أو البيئي.

الألياف البصرية

بالإضافة إلى كابل الألياف الضوئية ، تتوفر السترات بألوان مختلفة. تسمح هذه الألوان بالتعرف على كابل الألياف الضوئية ونوع الكبل الذي يتعامل معه الشخص. على سبيل المثال ، يشير الكبل البرتقالي اللون بوضوح إلى ألياف أحادية الوضع ، بينما يشير الكبل الأصفر إلى aمتعددالأساسية. في الألياف أحادية الوضع ، ينتشر وضع واحد وتنتقل أشعة الضوء مباشرة عبر الكابل. فيمتعددكابل ، تنتقل أشعة الضوء عبر الكابل باتباع أوضاع مختلفة.

تُستخدم هذه الكابلات في الاتصالات السلكية واللاسلكية وأجهزة الاستشعار وليزر الألياف والطب الحيوي وفي العديد من الصناعات الأخرى. تشمل مزايا استخدام كبلات الألياف الضوئية عرض النطاق الترددي العالي ، وأقل تدهور للإشارة ، وانعدام الوزن ، والنحافة مقارنة بالسلك النحاسي ، وفعالية التكلفة ، والمرونة ، ومن ثم يتم استخدامها في أنظمة التصوير الطبي والميكانيكي.

ثنائيات الليزر

الليزر (تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع) هو مصدر للضوء أحادي اللون للغاية ومتماسك واتجاهي. تعمل في ظل ظروف انبعاث محفزة. تتمثل وظيفة الصمام الثنائي بالليزر في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية مثل ثنائيات الأشعة تحت الحمراء أو مصابيح LED. يبلغ طول شعاع الليزر النموذجي 4 × 0.6 مم على مسافة 15 مترًا. أكثر أنواع الليزر المستخدمة شيوعًا هي ليزر الحقن أو ليزر أشباه الموصلات. يتغير ليزر أشباه الموصلات من أنواع الليزر الأخرى مثل الليزرات الصلبة والسائلة والغازية

ثنائيات الليزر

“نظام إنذار محلي الصنع مع الهاتف الخليوي ”

عندما يتم تطبيق جهد عبر تقاطع PN ، يتم إنتاج الانعكاس السكاني للإلكترونات ، ثم يتوفر شعاع الليزر من منطقة أشباه الموصلات. نهايات تقاطع PN في الصمام الثنائي لليزر مصقولةسطح - المظهر الخارجيوبالتالي ، تنعكس الفوتونات المنبعثة مرة أخرى لتكوين المزيد من أزواج الإلكترونات. وبالتالي ، ستكون الفوتونات المتولدة في طور مع الفوتونات السابقة.

تطبيقات أجهزة الإلكترونيات الضوئية

تعمل الصمامات الرئيسية بواسطة Edgefxkits.com

1. المصابيح يمكن أن تصبح الجيل التالي من الإضاءة وتستخدم في أي مكان مثل مصابيح الإشارة ، ومكونات الكمبيوتر ، والأجهزة الطبية ، والساعات ، ولوحات الأدوات ، والمفاتيح ، واتصالات الألياف الضوئية ، والإلكترونيات الاستهلاكية ، والأجهزة المنزلية ، وإشارات المرور ، وأضواء فرامل السيارات ، وشاشات 7 قطاعات و شاشات غير نشطة ، وتستخدم أيضًا في ملفات مشاريع الهندسة الإلكترونية والكهربائية مثل

عرض المروحة للرسالة بواسطة مصابيح LED الافتراضية
ضوء الطوارئ التلقائي القائم على LED
ضوء LED يعمل بالتيار الكهربائي
عرض أرقام الهاتف المطلوبة على شاشة سبعة أجزاء
ضوء الشارع LED بالطاقة الشمسية مع التحكم التلقائي في الكثافة

2. الخلايا الشمسية قابلة للتطبيق في كهربة الريف وأنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية ومساعدات الملاحة البحرية وتوليد الطاقة الكهربائية في الفضاء وأنظمة المراقبة والتحكم عن بعد وتستخدم أيضًا في مختلف مشاريع الطاقة الشمسية مثل

نظام قياس الطاقة الشمسية
اردوينو ضوء الشارع الشمسي
نظام ري آلي يعمل بالطاقة الشمسية
مراقب شحن الطاقة الشمسية
لوحة شمسية لتتبع الشمس

مشروع قائم على الطاقة الشمسية من edgefxkits.com

3. الثنائيات الضوئية تستخدم في العديد من أنواع الدوائر والتطبيقات المختلفة مثل الكاميرات والأدوات الطبية ومعدات السلامة والصناعات وأجهزة الاتصالات والمعدات الصناعية.

4. الألياف البصرية تُستخدم في الاتصالات السلكية واللاسلكية ، وأجهزة الاستشعار ، والليزر الليفي ، والطب الحيوي ، وفي العديد من الصناعات الأخرى.

5. الليزر الثنائيات تستخدم في اتصالات الألياف البصرية ، والذكريات البصرية ، التطبيقات العسكرية ومشغلات الأقراص المضغوطة والعمليات الجراحية وشبكات المنطقة المحلية والاتصالات بعيدة المدى والذاكرة الضوئية واتصالات الألياف البصرية وفي مشاريع كهربائية مثل السيارة الآلية التي يتم التحكم فيها عن طريق الترددات اللاسلكية مع ترتيب شعاع الليزر وما إلى ذلك.

وبالتالي ، كل هذا يتعلق بالأجهزة الإلكترونية الضوئية التي تشمل ثنائيات الليزر ، والصمامات الثنائية الضوئية ، والخلايا الشمسية ، ومصابيح LED ، والألياف الضوئية.تستخدم هذه الأجهزة الإلكترونية الضوئية بشكل مختلف مجموعات المشروع الإلكترونية وكذلك في مجال الاتصالات والخدمات العسكرية والتطبيقات الطبية. لمزيد من المعلومات حول ذلك ، يرجى نشر استفساراتك من خلال التعليق أدناه.

اعتمادات الصورة: