แสง

แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่กระจายออกไปรอบทิศทาง แสงมีหลายความยาวคลื่น มีชื่อเรียกชนิดของแสงแตกต่างกันออกไป แสงที่กำเนิดขึ้นมามีทั้งแสงที่ตาคนมองเห็นและแสงที่ตาคนมองไม่เห็น คลื่นแสงที่ส่งออกมาถูกเรียกว่า โฟตอน สารกึ่งตัวนำที่นำมาใช้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสงมีหลายชนิดแตกต่างกันไป แต่ละชนิดก็ให้การตอบสนองต่อความยาวคลื่นแสงแตกต่างกัน การเลือกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสงมาใช้งานต้องเลือกให้ถูกต้องเหมาะสม
ความสำคัญของอุปกรณ์ที่มีความไวต่อแสง นับวันยิ่งมีบทบาทมีการใช้งานมากเพิ่มขึ้นทุกขณะ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสงได้ถูกนำมาใช้งานเพิ่มมากขึ้น โดยได้พยามที่จะค้นคว้าทดลองเพื่อผลิตอุปกรณ์เหล่านี้ออกมาใช้งานอย่างมประสิทธิภาพ สื่อด้านโฆษณาตัวช่วยนำเสนอในด้านต่าง ๆ มักนิยมใช้อุปกรณ์ที่ให้กำเนิดแสงมาเป็นตัวนำเสนอ เพื่อให้เกิดความน่าสนใจและมีความแปลกใหม่ รูปแบบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสงจึงถูกพัฒนามาใช้งานเพิ่มมากขึ้นทุกขณะ
แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่แผ่กระจายออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง มีความยาวคลื่นแสงหลายย่าน แสงในย่านที่ตาคนมองเห็นมีความยาวคลื่นแสงระหว่าง 390-780 นาโนเมตร ( nm. ) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสงส่วนใหญ่มักทำงานในย่านใกล้แสงอินฟราเรด มีความยาวคลื่นแสงระหว่าง 780-300 nm. แสงที่ส่องออกมาจากแหล่งกำเนิดจะอยู่ในรูปที่เรียกว่า โฟตอน ( Photons ) มีระดับและทิศทางของความถี่ในการเดินทางของคลื่นแสง สามารถหาออกมาได้จากสมการดังนี้
W = hf
เมื่อ W = กำลังงานของแสงที่เกิดขึ้น หน่วยจูล ( J )
h = ค่าคงที่ของแพล็งส์ ( Planck's Constant )
= 6.624 x 10-34 จูล – วินาที ( J-s )
f = ความถี่ของคลื่นแสง หน่วยเฮิรตซ์ ( Hz )
ความยาวของคลื่นแสงสามารถหาได้จากความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแสง และความถี่ของคลื่นแสง เขียนออกมาเป็นสมการได้ดังนี้

= ความยาวคลื่นแสง หน่วยเมตร ( m )

v = ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแสง

= 3 x 108 เมตรต่อวินาที ( m/s )
f = ความถี่ของคลื่นแสง หน่วยเฮิรตซ์ ( Hz )

สารกึ่งตัวนำที่นำมาใช้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสงต่างชนิดกัน จะมีสัมประสิทธิ์ในการดูดกลืนแสง ที่มีความยาวคลื่นแสงแตกต่างกัน ความยาวคลื่นแสงปกติทั่วไปวัดค่าออกมาในหน่วยแองสตรอม ( Angstrom Unit : A ) หรือ ไมโครเมตร ( Micrometers : ? m ) สามารถเปรียบเทียบหน่วยกันได้ดังนี้
ความยาวคลื่นแสง ถือว่ามีความสำคัญต่อการนำไปใช้งาน เพราะเป็นตัวบอกถึงชนิดของสารกึ่งตัวนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางแสง สารกึ่งตัวนำต่างชนิดกันจะให้การตอบสนองต่อความยาวคลื่นแสงแตกต่างกันไป แสดงดังรูป

สัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของสารกึ่งตัวนำเทียบกับความยาวคลื่น
จากรูป เป็นสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของสารกึ่งตัวนำ เทียบกับความยาวคลื่นแสงจะเห็นชัดเจนว่า การใช้วัสดุที่ต่างชนิดกันมีการดูดกลืนแสงในย่านความยาวคลื่นแสงแตกต่างกัน และเกิดพลังงานขึ้นมาในย่านที่ต่างกัน สารกึ่งตัวนำที่แสดงไว้มี 3 ชนิด คือ สารซิลิคอน ( Si ) ให้การดูดกลืนแสงในย่านประมาณ 0.4-1.1 ? m สารแกลเลียมอาซิไนด์ ( GaAs ) ให้การดูดกลืนแสงในย่านประมาณ 0.3-0.9 ? m และสารเจอร์เมเนียม ( Ge ) ให้การดูดกลืนแสงในย่านประมาณ 0.6-1.8 ? m
จำนวนอิเล็กตรอนอิสระที่กำเนิดขึ้นมาในแต่ละชนิดวัสดุที่ใช้ผลิต เป็นสัดส่วนโดยตรงต่อความเข้มของแสงที่มาตกกระทบ ความเข้มของแสงถูกวัดออกมาในรูปความเข้มของการส่องสว่างที่ตกกระทบเฉพาะพื้นที่ผิว ความเข้มของแสงสว่างปกติวัดออกมาเป็นลูเมน ( Lumen ; lm ) หรือวัตต์ ( Watt ; W ) หน่วยทั้งสองมีความสัมพันธ์กันดังนี้
1 lm = 1.496 x 10-10 W
ส่วนความเข้มของแสงถูกวัดค่าออกมาเป็นสูเมนต่อตารางฟุต ( lm/ft2 ) , ฟุต-แคนเดิล ( Foot-Candles ; fc ) , หรือวัตต์ต่อตารางเมตร ( W/m2 ) เขียนเปรียบเทียบค่าได้ดังนี้

lm/ft2 = 1 fc = 1.609x10-12 w/m2