Dispositivos fotônicos e aplicações

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DISPOSITIVOS FOTÔNICOS
E APLICAÇÕES
APRESENTAÇÃO
Olá!
Os disposi�vos fotônicos são componentes semicondutores, que sofrem uma grande
variação em sua resistência devido à variação da intensidade de luz presente. A fotônica é
a ciência que estuda a geração, o controle e a detecção de fótons, que são as par�culas que
compõem a luz. Considera-se que a fotônica teve início com os primeiros semicondutores
emissores de luz, que surgiram por volta de 1960. Dentre as aplicações mais importantes dos
disposi�vos fotônicos de semicondutores, é possível considerar as aplicações de
armazenamento óp�co de dados e de transmissão, por fibra óp�ca, nas telecomunicações.
As aplicações da fotônica são teoricamente ilimitadas e podem ser usadas na obtenção de
energia, na síntese química, na comunicação de dados, nas u�lizações a laser e em
equipamentos médicos, entre outras infinitas.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você compreenderá as estruturas dos disposi�vos
fotônicos, aprendendo a relacionar disposi�vos fotônicos com a optoeletrônica, e será capaz
de iden�ficar as aplicações dos disposi�vos fotônicos.
Bons estudos.
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Ao �nal desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir a estrutura dos disposi�vos fotônicos.
Relacionar disposi�vos fotônicos com a optoeletrônica.
Iden�ficar a aplicação dos disposi�vos fotônicos.
DESAFIO
O estudo da fotônica deu ao mundo disposi�vos eletrônicos que facilitaram muito o dia a dia
das pessoas.
Veja um pouco mais sobre eles.
Olhando em sua casa, ao seu redor, você consegue obter mais exemplos de onde a
fotônica e a optoeletrônica foram importantes para melhorar o seu dia a dia? Cite os
exemplos e informe como essas mudanças ocorreram.

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INFOGRÁFICO
Uma aplicação bastante recente do uso de laser é no sistema de navegação de carros
autônomos, que precisam de um sistema de direção preciso, robusto, de confiança e que
consiga ter informação a respeito de sua posição na rua e de outros carros, pedestres,
ciclistas, etc.
Um carro totalmente autônomo u�liza um sistema de varredura a laser em três dimensões
(3D) para obter representação precisa do ambiente à sua volta, que é chamado de LIDAR
(do inglês, light detec�on and ranging, e em português, quer dizer detecção de luz e
alcance).
Veja detalhes desse sistema no infográfico a seguir.
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CONTEÚDO DO LIVRO
A origem da palavra fotônica é grega, de fotos que significa luz. É formada por pequenos
“pacotes” de energia que ficaram conhecidos como fótons. Enquanto a eletrônica lida com a
movimentação de elétrons ou outras par�culas carregadas, a fotônica trabalha com a
movimentação de fótons que se movimentam em torno de 10 vezes mais rápido do que os
elétrons.
No capítulo Disposi�vos fotônicos e aplicações, do livro Materiais elétricos, você estudará
como a fotônica tenta descrever os fenômenos óp�cos e optoeletrônicos, para entender
como a luz interage com outros materiais.
Boa leitura.

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DICA DO PROFESSOR
Um espectrofotômetro é um exemplo de um disposi�vo fotônico. É um equipamento
u�lizado para determinar a concentração de solutos em solventes.
Veja, na dica do professor, como esse equipamento funciona. 
Conteúdo disponível na plataforma virtual de ensino. Con�ra!
EXERCÍCIOS
1) Suponha que um fóton tenha uma frequência de 1Hz. A energia dele,
aproximadamente, em Joules é:
a) 6,60x10-20 
b) 5,55x1020
c) 6,63x10-34
d) 3,21x10-17
e) 1,21 x10-22
2) Um LED de cor azul é formado pela combinação de quais materiais?
a) GaN
b) GaAs
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c) GaAsP
d) GaP com dopagem de Zn
e) GaP com dopagem de N
3) As cores vistas pelo olho humano são classificadas como as do espectro visível. Quais
comprimentos de onda máximo e mínimo correspondem às cores vistas pelo ser humano?
a) 1nm a 1000nm
b) 1nm a 500nm
c) 400nm a 750nm
d) 750nm a 1000nm
e) 500nm a 600nm
4) Qual das caraterís�cas a seguir está associada à onda eletromagné�ca emi�da pelo
laser?
a) Tem várias cores ao mesmo tempo.
b) Dispersa-se facilmente.
c) Tem apenas uma cor.
d) Tem frequência variável.
e) Grande comprimento de onda.
5) Qual a eficiência de uma célula fotovoltaica de área igual a 1m2?
a) 90%
b) 85%
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c) 16%
d) 75%
e) 99%
NA PRÁTICA
Em 2014, o prêmio Nobel de �sica foi para um grupo de pesquisadores japoneses que
criaram uma forma mais eficiente de produzir luz branca a par�r de LEDs azuis. Na década
de 1960, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano and Shuji Nakamura produziram feixes de luz azul
u�lizando semicondutores, o que deu início a uma grande transformação nas tecnologias de
iluminação. Os LEDs, que emi�am luz na cor vermelha e verde, já exis�am há bastante
tempo, mas, sem o azul, não era possível criar uma lâmpada de LED branca. Apesar dos
esforços da comunidade cien�fica e industrial, o LED azul se manteve como um desafio por
cerca de 30 décadas.
Veja, na prá�ca, a diferença dessas lâmpadas comparadas às tradicionais.
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SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do
professor:
U�lização do método de pirâmide de imagens para a extração de modelos digitais de
terreno de imagens geradas por dados de laser scanner
Este ar�go mostra uma técnica para extração de caracterís�cas a par�r de sinais de laser
para criação de mapas em três dimensões.
Conteúdo disponível na plataforma virtual de ensino. Con�ra!
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Como é a rede que sustenta as comunicações do mundo
Esta matéria mostra como a distribuição dos cabos de fibra óp�ca interligaram todos os
con�nentes do mundo.
Conteúdo disponível na plataforma virtual de ensino. Con�ra!
ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico
Este site mostra a energia elétrica produzida no Brasil em tempo real, inclusive a energia
solar.
Conteúdo disponível na plataforma virtual de ensino. Con�ra!
Como as células solares funcionam? (Em inglês)
Assista, no link a seguir, vídeo sobre como as células fotovoltaicas produzem eletricidade.
Confira!
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