Quang điện tử là gì? 4 sự thật cần biết 

Quang điện tử được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện tử. Vậy quang điện tử là gì? Tại sao quang điện tử lại quan trọng đối với cuộc sống con người? Quang điện tử có ứng dụng gì trong đời sống? Cùng HALED STORE tìm hiểu các khái niệm này qua bài viết dưới đây. 

1. Quang điện tử là gì?

1.1 Khái niệm quang điện tử là gì? 

Quang điện tử là gì? 

• Quang điện tử là nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị và hệ thống điện tử phát, phát hiện và điều khiển ánh sáng, thường được coi là một trường con của quang tử. 
• Các thiết bị quang điện tử là các bộ chuyển đổi điện - quang hoặc quang - điện hoặc các thiết bị sử dụng các thiết bị đó trong hoạt động của chúng. 

1.2 Lịch sử xuất hiện quang điện tử là gì? 

• Năm 1956, quang điện tử được tìm kiếm nhờ tầm quan trọng của sự kết hợp giữa quang học và điện tử ở Hoa Kỳ.
• Những năm 1960, với sự ra đời của laser và sự xuất hiện của sợi quang, quang điện tử xuất hiện, hình thành một lĩnh vực công nghiệp chính tập trung vào truyền thông quang học. 

1.3 Tại sao quang điện tử lại quan trọng đối với con người? 

• Các thiết bị quang điện tử như đèn LED, diode laser có giá thành tương đối rẻ, kích thước nhỏ gọn, khá bền với tuổi thọ sử dụng cao.

Các mẫu đèn LED và diode laser phổ biến 

• Các nguồn sáng của các thiết bị quang điện tử thường tạo ra ít nhiệt, yêu cầu ít điện năng so với các nguồn sáng truyền thông khác. 
• Trong lĩnh vực năng lượng, pin mặt trời đang trở nên ngày càng phổ biến như là nguồn năng lượng tái tạo sạch và vô tận. 

1.4 Các ứng dụng của thiết bị quang điện tử được dùng trong 

Đèn LED

• Đèn LED là thiết bị quang điện tử được sử dụng phổ biến như: đèn chỉ dẫn, linh kiện máy tính, thiết bị y tế, đồng hồ, bảng thiết bị, công tắc,... 
• Đèn LED còn được sử dụng được trong các đồ án kỹ thuật điện và điện tử như: 
• Cánh quạt hiển thị thông báo bằng đèn LED ảo
• Đèn LED khẩn cấp tự động 

Đèn LED khẩn cấp tự động lối thoát hiểm 

• Đèn LED hoạt động chính
• Hiển thị các số điện thoại đã gọi trên màn hình bảy phân đoạn
• Đèn đường Led chạy bằng năng lượng mặt trời với điều khiển cường độ tự động

Đèn đường LED sử dụng năng lượng mặt trời 

Pin mặt trời

• Pin mặt trời được áp dụng trong điện khí hóa nông thôn, hệ thống viễn thông, thiết bị hỗ trợ hàng hải, sản xuất điện trong không gian,... 
• Pin mặt trời còn được sử dụng trong các dự án dựa trên năng lượng mặt trời như: 
• Hệ thống đo lường năng lượng mặt trời
• Đèn đường năng lượng mặt trời dựa trên Arduino
• Hệ thống tưới tự động chạy bằng năng lượng mặt trời

Hệ thống tưới tự động bằng năng lượng mặt trời 

• Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời
• Bảng điều khiển năng lượng mặt trời theo dõi mặt trời

Điốt quang

• Điốt quang được sử dụng trong nhiều loại mạch khác nhau trong thiết bị điện tử.
• Các ứng dụng khác như: máy ảnh, dụng cụ y tế, thiết bị an toàn, công nghiệp, thiết bị truyền thông và thiết bị công nghiệp,... 

Diot quang nhiều màu sắc thông dụng 

Sợi quang

• Sợi quang được sử dụng trong viễn thông, cảm biến, laser sợi quang, thuốc sinh học và trong nhiều ngành công nghiệp khác.

Laser sợi quang trong công nghiệp 

Tia laser 

• Tia laser được sử dụng trong bộ nhớ quang học, ứng dụng quân sự, đầu đĩa CD,... 
• Được ứng dụng trong quy trình phẫu thuật, mạng cục bộ, liên lạc đường dài, bộ nhớ quang học, truyền thông cáp quang,...

Tia laser trong truyền thông cáp quang 

• Tia laser còn được ứng dụng trong dự án điện như: xe rô-bốt được điều khiển bằng tần số vô tuyến có bố trí chùm tia laser,... 

2. Linh kiện quang điện tử là gì?

2.1 Khái niệm 

• Linh kiện quang điện tử là một linh kiện điện tử. 
• Hoạt động trên cơ sở chịu sự tác động của ánh sáng hoặc là nó sẽ phát ra ánh sáng.
• Có thể chịu tác động của ánh sáng làm biến đổi điện trở, biến đổi dòng điện và biến đổi hiệu điện thế. 
• Khi cung cấp một dòng điện đi qua nó thì nó sẽ phát ra một bước sóng ánh sáng nào đó với các màu xanh, đỏ, lam hoặc không màu.

2.2 Linh kiện quang điện tử phát ra ánh sáng khi cấp điện cho nó

• Các linh kiện phổ biến nhất phát sáng khi được cấp điện là: đèn LED, laser và đèn phát hồng ngoại.
• Bóng đèn LED chủ yếu được dùng trong các biển quảng cáo, đèn chỉ thị, chiếu sáng gia đình, đường phố,...

Đèn LED chiếu sáng biển quảng cáo 

• Laser được ứng dụng trong trang trí, trong truyền tín hiệu và điều khiển từ xa hoặc được dùng để cắt  gọt, gia công cơ khí. Laser còn được dùng làm tia định vị trong những vũ khí bắn tỉa.
• Đèn phát hồng ngoại được sử dụng trong các thiết bị điều khiển từ xa, các thiết bị điện tử gia dụng. Nó phát ra một sóng hồng ngoại có bước sóng nằm ngoài vùng ánh sáng chúng ta nhìn thấy nên nó ít bị nhiễu bởi ánh sáng.

2.3 Linh kiện quang điện tử chịu sự tác động của sóng ánh sáng.

• Một số linh kiện quang điện tử phổ biến thuộc loại này là: pin mặt trời, quang điện trở, photo quang điện, phototransistor, tế bào quang điện… 
• Pin mặt trời sinh ra một hiệu điện thế khi có ánh sáng chiếu vào. Người ta tích trữ năng lượng của nó vào một hệ thống ắc quy để sử dụng điện năng vào ban đêm. 
• Quang điện trở thường được thấy trong các thiết bị dùng ánh sáng để điều khiển, được sử dụng với chức năng như một cảm biến ánh sáng.
• Photodiode và phototransistor kết hợp với đèn phát hồng ngoại tạo ra một bộ thu phát tín hiệu hồng ngoại hoàn chỉnh được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện có điều khiển từ xa.

Bộ thu phát tín hiệu hồng ngoại 

2.4 Ứng dụng của linh kiện quang điện tử trong điều khiển cách ly 

• Trong quá trình hoạt động, để tránh rò điện áp cao đánh thủng chíp điều khiển của thiết bị tiêu thụ như bóng đèn, máy bơm,..linh kiện quang điện tử được sử dụng để nâng cao tính ổn định của hệ thống.
• Các chip vi xử lý sẽ điều khiển các chuyển mạch bán dẫn thông qua các linh kiện quang điện tử như opto couple để đóng cắt điện áp cao cung cấp nguồn điện đến các tải tiêu thụ.

Opto couple đóng cắt điện áp cao

• Những linh kiện quang điện tử loại này được cấu tạo bởi một đèn phát hồng ngoại và một photodiode. 
• Các linh kiện quang điện tử thông dụng trong điều khiển cách ly thường được dùng như PC817,  MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023.... 

3. Quang điện trở là gì? 

3.1 Khái niệm quang điện trở là gì? 

• Quang điện trở (điện trở quang) là một linh kiện điện tử có điện trở phụ thuộc ánh sáng chiếu vào nó. Đây một linh kiện điện tử nhạy cảm với ánh sáng. 

Điện trở quang nhạy cảm với ánh sáng 

• Khi ánh sáng chiếu vào nó, thì điện trở sẽ thay đổi. Giá trị điện trở của LDR giảm khi mức độ ánh sáng tăng lên và ngược lại.

3.2 Cấu tạo quang trở

• Quang điện trở là một linh kiện bán dẫn, không có lớp chuyển tiếp P-N. 
• Thường làm từ loại vật liệu hỗn hợp giữa hai nguyên tố thuộc nhóm 3 và nhóm 5 bảng tuần hoàn hóa học Mendeleep. 
• Ví dụ : Cds(sufit Cadmi), CdSe(Selenit Cadmi), ZnS

3.3 Ứng dụng quang điện trở trong thực tế

Máy đo cường độ ánh sáng phổ biến 

• Quang điện trở được sử dụng trong nhiều thiết kế mạch điện tử khác nhau nhờ giá thành thấp và độ bền cao.
• Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều hạng mục khác nhau của thiết bị điện tử và thiết kế mạch như: đồng hồ đo ánh sáng chụp ảnh, tự động tắt mở cửa, mở đèn, điều khiển ánh sáng cho đèn đường,... 

4. Hiện tượng quang điện trong là gì?

4.1 Khái niệm quang điện trong là gì?

• Quang điện trong là hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết và biến chúng thành các electron dẫn.

Hiện tượng quang điện trong 

• Các electron được giải phóng trong quá trình này sẽ tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào việc dẫn điện.
• Chất quang dẫn là chất bán dẫn mà nó có tính dẫn điện tốt khi được ánh sáng thích hợp chiếu vào.
• Hiện tượng quang điện trong xảy ra khi bước sóng của ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện. 

4.2 Ứng dụng của hiện tượng quang điện

• Chế tạo pin mặt trời: có tác dụng chuyển năng lượng ánh sáng mà chúng thu về thành điện năng. Bề mặt tấm năng lượng này được chế tạo từ nhiều tế bào quang điện và phần tử bán dẫn.
• Chế tạo quang điện trở: có cấu tạo gồm một sợi dây làm bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.
• Chế tạo điốt (Photodiode): được ứng dụng phổ biến trong kỹ thuật điện tử, các thiết bị đo đạc, truyền dẫn thông tin,… 
• Tạo ra các cảm biến ghi ảnh: giúp chuyển đổi hình ảnh quang học sang tín hiệu điện sử dụng trong các thiết bị camera.
• Chế tạo đèn nhân quang điện: thực hiện cảm biến photon theo hiện tượng quang điện từ đó tạo ra điện tích.

Qua bài viết trên, chúng tôi đã làm rõ quang điện tử là gì? Hiện nay, quang điện tử được ứng dụng phổ biến để nghiên cứu công nghệ chiếu sáng LED và năng lượng mặt trời. Để biết thêm thông tin chi tiết về công nghệ LED xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua hotline 033 259 9699.