Conceito de optoeletrônicaA optoeletrônica trata de conversão de energia elétrica para luz e conversão da luz em energia elétrica por meio de materiais chamados semicondutores. Os semicondutores são materiais sólidos cristalinos com condutividades elétricas que são mais baixas do que os de metais, mas maior do que os dos isoladores.

Suas propriedades físicas podem ser modificadas por exposição a diferentes tipos de luz ou de eletricidade. Além da luz visível, formas de radiação, como luzes ultravioletas e infravermelhas que não são visíveis para o olho humano, podem afetar as propriedades destes materiais.

Uma das primeiras descobertas da física que levou ao desenvolvimento de da optoeletrônica moderna é conhecida como o efeito fotoelétrico. É a emissão de elétrons por um material quando este é exposto a certos tipos de luz.

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Quando o material absorve energia suficiente, na forma de luz, os elétrons podem ser “elevados” para a superfície do material, gerando uma corrente elétrica e deixando buracos de elétrons.

Um fenômeno relacionado é o efeito fotovoltaico em que a luz absorvida faz com que elétrons de um material altere estados de energia, criando assim uma tensão que pode gerar corrente elétrica.

A geração de energia solar por células que absorvem a luz do sol é uma aplicação comum que aproveita esses efeitos. A eletricidade gerada dessa maneira pode ser usada diretamente ou armazenada em baterias para uso posterior. Aplicações práticas de células solares incluem tanto a geração de energia em terra, em usos industriais, comerciais e residenciais, em locais remotos e até no espaço por satélites.

Eletroluminescência é outro efeito importante usado em optoeletrônica. Quando é aplicada energia elétrica a certos materiais, isso impulsiona elétrons de alta energia em estados de combinação com orifícios de elétrons, caindo em estados mais estáveis de energia mais baixos e libertando, assim, a energia na forma de luz.

Diodos emissores de luz (LEDs) são um exemplo comum do uso de eletroluminescência. LEDs de várias cores são usados como indicadores em displays digitais em itens como calculadoras e eletrodomésticos, para sinais de iluminação e semáforos, como faróis e sinais em carros e muito mais. Painéis de veículos também fazem uso de eletroluminescência para iluminação.

LEDs são uma aplicação comum de eletroluminescência

LEDs são uma aplicação comum de eletroluminescência

Fotocondutividade é o fenômeno do aumento da condutividade de um material sob iluminação. Este efeito varia com uma maior intensidade de luz gerando mais elétrons e os furos de elétrons em certos materiais, aumentando as condutividades elétricas destes materiais.

As máquinas fotocopiadoras são possíveis por causa da aplicação deste fenômeno de optoeletrônica. Quando uma superfície fotocondutora numa máquina copiadora é exposta a uma imagem, a diferença na condutividade é criada entre as áreas iluminadas que não contêm a imagem e as seções não-iluminadas que contêm. Como resultado, o pó na máquina é distribuído sob a forma da imagem, que é a seguir condensado com um pedaço de papel para completar o processo de cópia.

Esses e outros efeitos optoeletrônicos são integrados em uma vasta gama de dispositivos e aplicações em inúmeras combinações, com muitos outros ainda em desenvolvimento.

Muitas indústrias foram revolucionadas com a aplicação desses conhecimentos. Dispositivos optoeletrônicos desempenham um papel crítico em aplicações e produtos em computadores, na telecomunicação, tecnologia médica, equipamentos militares, fotografia e outras técnicas de imagem, entre outras.