Optoélectronique 07/11/2000  Patrick ABATI 
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 Photo résistances 
Ce sont des semi-conducteurs dont la résistance électrique varie fortement en fonction de l'éclairement auxquels ils sont soumis. Lorsque l'éclairement augmente, la résistance diminue. Le semi-conducteur choisi est le sulfure de Cadmium (CdS). L'ensemble est enrobé dans un matériau transparent et étanche, afin d'éviter que l'humidité ambiante n'en perturbe la résistance. Le temps de réponse d'une photo résistance est assez grand, de sorte qu'elle n'est guère utilisable en commutation pour des fréquences supérieures à 1 KHz.

Photorésistance


 Photodiodes 
Une photodiode est constituée par une jonction P - N qui peut être éclairée extérieurement. Elle travaille en polarisation inverse, le courant inverse étant fonction de l'éclairement ( lorsque l'éclairement augmente, le courant inverse augmente). Les photodiodes ont une réponse plus rapide et plus linéaire que les photo résistances, mais leur courant photoélectrique est plus faible.

Photodiode


 Phototransistors 
Ce sont des transistors dont le boîtier transparent comporte une lentille qui concentre la lumière sur la jonction collecteur - base. Cette jonction, polarisée en inverse, se comporte comme une photodiode. Le courant collecteur - émetteur est b fois plus élevé que celui d'une photodiode.

Phototransistor


 Cellules photovoltaïques (photopiles, batteries solaires) 
Une photodiode quelconque, non branchée, présente à ses bornes une tension de l'ordre de 0,5 à 0,6v si elle est éclairée. Si on branche à ses bornes une résistance de charge, elle se comporte comme un générateur ( la polarité positive étant du côté de l'anode ). Pour obtenir un maximum de rendement, il faut faire en sorte que la surface de la jonction soit la plus grande possible et que l'une des lames soit suffisamment mince pour être facilement traversée par la lumière. Il existe une résistance de charge optimale permettant un meilleur rendement. La tension d'une seule cellule étant assez faible, on réunit plusieurs cellules en série, que l'on groupe ensuite en parallèle pour augmenter le courant.


 Diodes électroluminescentes 
La jonction à l'état passant génère un rayonnement électromagnétique. La jonction est placée dans un boîtier transparent, coloré de manière à augmenter le contraste et muni d'un déflecteur pour concentrer la lumière émise. D'un faible coût, de faible consommation, elles offrent une grande simplicité de mise en oeuvre. On les trouve aussi sous forme d'afficheurs à 7 segments ou à points multiples. Une diode électroluminescente ne supporte ni une tension inverse élevée (3 à 5v), ni une intensité directe trop grande (20 à 50 mA). On constate qu'en allumant les leds par impulsions brèves, de fréquence appropriée, l'intensité lumineuse reste convenable, alors que la valeur moyenne du courant d'alimentation est beaucoup plus faible.

Leds


 Photo coupleurs 
Un photo coupleur est un dispositif constitué par la réunion dans un même boîtier d'une diode électroluminescente, d'une photodiode (ou d'un phototransistor) éclairée par la D.E.L., éventuellement d'un amplificateur du signal de la photodiode ou du phototransistor. L'intérêt de ce genre de montage est que l'on peut transmettre un signal, d'un système à un autre, sans qu'il y ait liaison électrique entre les deux systèmes. L'isolement entre l'entrée et la sortie est de l'ordre de 3 KV.


 Fibres optiques 
Une fibre optique est constituée par une fibre de silice très pure, entourée d'une gaine d'indice optique très différent, de manière à ce que tout rayon lumineux intérieur qui rencontre une paroi soit totalement réfléchi. Le signal électrique à transmettre est transformé en un signal lumineux proportionnel, grâce à une diode électroluminescente. L'ensemble se trouve dans un boîtier appelé émetteur. Ce signal est transmis à un récepteur par la fibre optique. Il arrive sur une photodiode ou un phototransistor dans lequel il développe un courant proportionnel au signal initial. Le récepteur comprend aussi un amplificateur. L'isolement entre l'entrée et la sortie est intégral: pas de parasites, pas de brouillage possible. Les liaisons se font par câble de très petit diamètre, de faible poids, d'où une diminution des frais d'installation et de maintenance. Les fréquences transmissibles sont très élevées, d'où la possibilité de faire passer un très grand nombre de canaux simultanément sur la même fibre.

Fibre optique


 Afficheur à cristaux liquides 
Contrairement aux diodes électroluminescentes, les afficheurs à cristaux liquides ne produisent pas de la lumière: les chiffres apparaissent en foncé sur fond clair, à condition de les observer sous un éclairage ambiant. Le principal intérêt de ce type d'affichage est sa consommation de courant pratiquement nulle.

Afficheur à cristaux liquides


 Lumière polarisée 
La lumière est constituée par l'association d'un champ électrique et d'un champ magnétique dont les vecteurs se déplacent perpendiculairement à chacun des rayons émis par la source. On dit que la lumière est polarisée si les vecteurs gardent une direction fixe dans tout plan perpendiculaire au rayon lumineux. La lumière naturelle n'est pas polarisée. Si on interpose une lame polarisante, seules passeront les composantes des vecteurs incidents suivant une direction fixe. Si on interpose une seconde lame polarisante, seule la composante du vecteur incident suivant la nouvelle direction de polarisation peut sortir du système. Si les directions de polarisation sont parallèles, il n'y a pas d'atténuation par la deuxième lame. Si les directions sont perpendiculaires, il y a extinction totale: aucune lumière ne sort de la deuxième lame.

 Cristal liquide 
C'est un produit de la chimie organique qui possède les propriétés optiques des cristaux, alors qu'il est lui-même liquide. Ses molécules ont la forme de cigares susceptibles de s'orienter très rapidement dans le sens de tout champ électrique. En l'absence de champ électrique externe, ces molécules s'orientent aléatoirement dans toutes les directions de l'espace. Dans cet état, le liquide fait tourner la direction de polarisation de toute lumière incidente, d'un angle qui dépend de l'épaisseur du liquide. Cette épaisseur est calculée de sorte que l'angle de rotation soit exactement 90°.


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