Какова Оптоэлектроника?
Оптоэлектроника - ответвление электроники, которая имеет дело с преобразованием электроэнергии к свету и преобразованию света к электроэнергии посредством материалов, названных полупроводниками. Полупроводники - твердые прозрачные материалы с удельной электропроводностью, которая ниже чем таковые из металлов, но больше чем таковые из изоляторов. Их физические свойства могут быть изменены экспонированием к различным типам света или к электричеству. В дополнение к видимому свету формы радиации, такие как ультрафиолетовое излучение и инфракрасный свет, которые не видимы к человеческому ушку, могут воздействовать на свойства этих материалов.
Одно из самых ранних открытий физики, которые привели к развитию современной оптоэлектроники, известен как фотоэлектрический эффект. Фотоэлектрический эффект - эмиссия электронов материалом, когда это подвергнуто действию определенных типов света. Когда материал абсорбирует достаточную энергию в форме света, электроны могут быть натолкнуты от поверхности материала, таким образом производя электрический ток и оставляя позади электронные дырки. Связанное явление - фотогальванический эффект, в котором поглощенный свет заставляет material электроны с изменять энергетические состояния, таким образом создавая напряжение, которое может произвести электрический ток.
Генерация солнечной энергии солнечными батареями, которые абсорбируют свет от солнца, является общим применением, которое использует в своих интересах эти эффекты. Электричество, произведенное таким образом, может использоваться непосредственно или запасено в батареях для более позднего использования. Практическое применение солнечных батарей включает производство электроэнергии и на земле, такой что касается домов вне сетки в отдаленных местоположениях, и в пространстве, такой что касается спутников.
Электролюминесценция - другой важный эффект, который использован в оптоэлектронике. Когда электричество применено к определенным материалам, оно заставляет электроны в богатых энергией состояниях объединяться с электронными дырками и относиться к более стабильным состояниям более низкой энергии, таким образом выпуская энергию в форме света. Светодиоды (LEDs) являются общим примером использования электролюминесценции. LEDs во множестве цветов используются в качестве власти - на индикаторах, в цифровых дисплеях для таких пунктов как калькуляторы и бытовые приборы, для того, чтобы осветить знаки и светофор, как фары и сигналы на автомобилях, и больше. Приборные доски приборной панели в транспортных средствах также обычно используют электролюминесценцию для освещения.
Фотоэлектрическая проводимость - явление увеличенной удельной электропроводности материала под освещением. Этот эффект меняется в зависимости от большей интенсивности света, производящей больше электронов и электронных дырок в определенных материалах, таким образом поднимая удельную электропроводность этих материалов. Механизмы фотокопировального устройства были сделаны возможными через применение этого специфического явления оптоэлектроники. Когда фотопроводящая поверхность в механизме фотокопировального устройства подвергнута действию изображения, различие в удельной электропроводности создано между освещенными областями, которые не содержат изображение и неосвещенные секции, которые делают. В результате порошок в механизме распределен в форме изображения, после которого это сплавлено к листку бумаги, чтобы закончить процесс копирования.
Эти и другие оптикоэлектронные эффекты интегрированы в обширное множество устройств и приложений в многочисленных комбинациях, с даже больше в развитии. Много отраслей промышленности реконструировались применением оптоэлектроники. Оптикоэлектронные устройства играют критическую роль в приложениях и изделиях от компьютеров до коммуникаций, медицинской технологии к военной технике, фотографии и другим методикам отображения, и вне.