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4.자동차의 오토라이트 기능

자동차에서 볼 수 있는 오토라이트 기능은
대시보드와 차 앞유리사이에 있는 광센서에
의해 빛이 감지된 후에 조명이 자동으로 켜지고
꺼진다.

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3.스마트폰의 자동밝기 센서

스마트폰 화면의 밝기를 자동으로 조절해주는
밝기 감지 센서또한 광센서를 이용한 장치이다.
광센서를 통해 주변빛을 감지하고 화면의 밝기를 자동으로 조절한다.

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2.태양광 발전기

햇빛을 반도체의 원리를 이용해서 전기로 변환한다. 반도체에 빛에너지가 투입되면 전자의 이동이 일어나서 전류가 흐르고 전기가 발생한다.

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포스텍 연구팀, 강한 빛에도 물체 감지하는 광센서 개발9

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광센서의 일종인 유기 포토다이오드(OPD)는 다방면에 활용할 수 있지만 태양광처럼 강한 빛을 받으면 물체를 잘 감지하지 못하는 단점이 있었다. 정대성 포스텍 화학공학과 교수 연구팀은 이런 단점을 극복하는 유기 포토다이오드를 개발했다.
기존 유기 포토다이오드는 전하 이동도가 낮아 강한 빛을 받으면 물체를 쉽게 감지하지 못했지만 그렇다고 해서 전하 이동도를 높이면 색의 정확도가 떨어지는 등의 문제점을 안고 있었다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 분자에 빛을 쬐거나 자극을 주면 다른 성질을 띄는 분자 스위치를 이용했다. 분자 스위치를 합성해 유기 포토다이오드에 첨가했다.
연구팀이 개발한 유기 포토다이오드는 자외선과 가시광선이 모두 섞인 백색광의 세기에 따라 상태를 자율적으로 조절하는 등 빛의 세기에 따라 스스로 구동 기작을 바꾼다. 덕분에 빛의 세기가 달라져도 색의 정확도를 재현할 수 있다.
이 기술은 다방면에 유용하게 쓰일 것으로 보인다.

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자율주행차·드론 활용 기대

유기 포토다이오드(OPD)는 빛의 에너지를 전기에너지로 변환해 색과 밝기를 감지하는 광센서다. 카메라나 생체인식센서, 광통신 등 다방면에서 활용할 수 있다. 다만 태양과 같이 강한 빛을 받으면 물체를 쉽게 감지하지 못했다. 국내 연구팀이 이런 한계를 뛰어넘은 유기 포토다이오드를 개발했다.

정대성 포스텍 화학공학과 교수 연구팀은 강한 빛에서 물체를 감지하는 유기 포토다이오드를 개발했다고 5일 밝혔다.

기존 유기 포토다이오드는 전하 이동도가 낮아 빛의 세기가 강해져도 만들어지는 전기 에너지의 양이 제한적이었다. 이 때문에 강한 빛을 받으면 물체를 쉽게 감지하지 못했다. 이런 한계를 뛰어넘기 위해 유기 포토다이오드의 전하 이동도를 높이려는 시도들이 이어져왔다. 하지만 그 과정에서 유기 포토다이오드가 나타내는 색의 정확도가 떨어지는 문제가 발생했다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 '분자 스위치'에 주목했다. 분자스위치는 분자에 빛을 쬐거나 자극을 주면 다른 성질을 띤다. 연구팀을 분자 스위치를 합성해 유기 포토다이오드에 첨가했다. 이를 통해 색의 정확도를 유지하면서도 유기 포토다이오드의 전하 이동도를 높였다는 설명이다.

이 유기 포토다이오드는 또 빛의 세기에 따라 스스로 구동 기작을 바꾼다. 자외선과 가시광선이 모두 섞인 백색광의 세기에 따라 상태를 자율적으로 조절할 수 있다. 연구팀은 "유기 포토다이오드는 태양 빛에 자주 노출되는 자율주행 자동차나 드론 센서의 성능을 높일 수 있다"고 말했다.

정대성 교수는 "이번 기술은 다른 유기 반도체 종류에도 적용할 수 있다"고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'에 지난달 1일 공개됐다.

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포스텍 연구팀, 강한 빛에도 물체 감지하는 광센서 개발

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자율주행차·드론 활용 기대 유기 포토다이오드(OPD)는 빛의 에너지를 전기에너지로 변환해 색과 밝기를 감지하는 광센서다. 카메라나 생체인식센서, 광통신 등 다방면에서 활용할 수 있다. 다만 태양과 같이 강한 빛을 받으면 물체를 쉽게 감지하지 못했다. 국내 연구팀이 이런 한계를 뛰어넘은 유기 포토다이오드를 개발했다. 정대성 포스텍 화학공학과 교수 연구팀은 강한 빛에서 물체를 감지하는 유기 포토다이오드를 개발했다고 5일 밝혔다.

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1. 마우스의 광센서

마우스의 광센서가 상대적으로 움직인 거리를 계산하여 모니터속 마우스를 움직인다.

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CCD 이미지 센서의 구조

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CCD 이미지 센서의 구조

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광 센서(광 다이오드)의 구조

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광 센서(광 다이오드)의 구조

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(1) CCD(전하 결합 소자) : 빛의 입자성을 이용하여 영상 정보를 기록하는 장치이다.

(2) CCD 이미지 센서 구조
아주 작은 광 다이오드 수백만 개가 규칙적으로 배열된 반도체 소자 구조이다. CCD에서 색 필터는 빛을 RGB로 구분하여 통과시켜 주는 역할을, 마이크로 렌즈는 광 다이오드에 빛을 집중시키기 위해 빛을 모아주는 역할을 한다.

(3) CCD 이미지 센서 작동 원리
빛이 CCD의 광 다이오드에 닿는 경우 전자가 발생한다 > 이때 발생한 전하의 양을 전기적 신호로 변환한다 > 각 위치에 비추어진 빛의 세기에 대한 영상 정보를 기록한다 > 빛 신호를 변환한 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 메모리 카드에 저장한다(영상 정보의 저장 과정)

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(1) 광전 효과 : 금속 표면에 빛을 비추었을 때 금속 표면에서 전자가 튀어나오는 현상을 광전효과라 한다. 이때 금속 표면에서 튀어나온 전자를 광전자라 칭한다. 즉 어떤 빛이, 금속에서 광전자를 방출시킬 수 있는 빛의 최소 진동수인 한계 진동수보다 큰 경우, 금속 표면에 비추었을 때 광전자가 방출되는 것이다.

(2) 광 센서(광 다이오드)와의 관련성
광자 1개의 에너지가 반도체의 띠 간격보다 큰 경우 광전 효과에 의해 전자가 생성된다. 이때 형성된 전자의 이동으로 인해 광 센서는 작동할 수 있게 된다.

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(1) 광 센서 : 광 센서는 광 다이오드를 이용한 것으로, 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 역할을 한다.

(2) 광 센서(광 다이오드)의 구조
p형 반도체와 n형 반도체 기판 위 절연체와 전극이 있는 구조이다. 전극은 매우 얇은 도체로 되어 있기 때문에 빛이 투과하여 p-n접합면까지 도달할 수 있다.

(3) 광 센서(광 다이오드)의 원리
다이오드의 띠 간격 이상의 빛을 광 센서에 비춘다 > 원자가 띠에 있던 전자가 전도띠로 전이하면서 전자와 양공의 쌍이 생성된다 > 생성된 양공과 전자는 각각 p형 반도체, n형 반도체 방향으로 이동한다 > p형 반도체와 n형 반도체 사이에 전위차가 발생하여 전류가 흐른다