Modern vetenskap utvecklas aktivt i olika riktningar och försöker täcka alla möjliga potentiellt användbara verksamhetsområden. Bland allt detta bör optoelektroniska enheter pekas ut, som används både i processen för dataöverföring och deras lagring eller bearbetning. De används nästan överallt där mer eller mindre sofistikerad teknik används.
Vad är det här?
Optoelektroniska enheter, även kända som optokopplare, är speciella enheter av halvledartyp som kan sända och ta emot strålning. Dessa strukturella element kallas fotodetektor och ljussändare. De kan ha olika alternativ för att kommunicera med varandra. Funktionsprincipen för sådana produkter är baserad på omvandlingen av elektricitet till ljus, såväl som det omvända av denna reaktion. Som ett resultat kan en enhet skicka en viss signal, medan den andra tar emot den och "dekrypterar". Optoelektroniska enheter används i:
- utrustningskommunikationsenheter;
- ingångskretsar för mätanordningar;
- högspännings- och högströmkretsar;
- kraftiga tyristorer och triacs;
- reläenheter och sånästa.
Alla sådana produkter kan klassificeras i flera grundläggande grupper, beroende på deras individuella komponenter, design eller andra faktorer. Mer om det nedan.
Emitter
Optoelektroniska enheter och enheter är utrustade med signalöverföringssystem. De kallas emitters och, beroende på typ, är produkterna uppdelade enligt följande:
- Laser och lysdioder. Sådana element är bland de mest mångsidiga. De kännetecknas av hög effektivitet, ett mycket sm alt strålspektrum (denna parameter är också känd som kvasi-kromaticitet), ett ganska brett driftområde, upprätthåller en tydlig strålningsriktning och mycket hög hastighet. Enheter med sådana sändare fungerar väldigt länge och är extremt pålitliga, de är små i storlek och presterar bra inom området för mikroelektroniska modeller.
- Elektroluminiscerande celler. Ett sådant designelement visar en inte särskilt hög konverteringskvalitetsparameter och fungerar inte för länge. Samtidigt är enheter mycket svåra att hantera. De är dock bäst lämpade för fotoresistorer och kan användas för att skapa multi-element, multifunktionella strukturer. Ändå, på grund av sina brister, används nu sändare av denna typ ganska sällan, bara när de verkligen inte kan undvaras.
- Neonlampor. Ljuseffekten hos dessa modeller är relativt låg, och de tål inte heller skador bra och håller inte länge. Skiljer sig i stora storlekar. De används extremt sällan, i vissa typer av enheter.
- Glödlampor. Sådana sändare används endast i motståndsutrustning och ingen annanstans.
Som ett resultat är LED- och lasermodeller optim alt lämpade för nästan alla verksamhetsområden, och endast i vissa områden där det är omöjligt att göra på annat sätt används andra alternativ.
Fotodetektor
Klassificering av optoelektroniska enheter görs också enligt typen av denna del av designen. Olika typer av produkter kan användas som mottagande element.
- Fototyristorer, transistorer och dioder. Alla tillhör universella enheter som kan arbeta med en övergång av öppen typ. Oftast är designen baserad på kisel, och på grund av detta får produkterna ett ganska brett känslighetsområde.
- Fotomotstånd. Detta är det enda alternativet som har den största fördelen att byta fastigheter på ett mycket komplext sätt. Detta hjälper till att implementera alla typer av matematiska modeller. Tyvärr är det fotoresistorer som är tröga, vilket avsevärt begränsar tillämpningsområdet för deras användning.
Beammottagning är en av de mest grundläggande delarna av en sådan enhet. Först efter att det kan tas emot, påbörjas ytterligare bearbetning, och det kommer inte att vara möjligt om kommunikationskvaliteten inte är tillräckligt hög. Som ett resultat ägnas stor uppmärksamhet åt utformningen av fotodetektorn.
Optisk kanal
Designegenskaperna hos produkter kan väl visas av det använda beteckningssystemet för fotoelektroniska och optoelektroniska enheter. Detta gäller även för dataöverföringskanalen. Det finns tre huvud alternativ:
- Förlängd kanal. Fotodetektorn i en sådan modell är tillräckligt långt bort från den optiska kanalen och bildar en speciell ljusledare. Det är detta design alternativ som aktivt används i datornätverk för aktiv dataöverföring.
- Stängd kanal. Denna typ av konstruktion använder speciellt skydd. Det skyddar perfekt kanalen från yttre påverkan. Modeller för ett galvaniskt isoleringssystem används. Detta är en ganska ny och lovande teknik, som nu kontinuerligt förbättras och gradvis ersätter elektromagnetiska reläer.
- Öppen kanal. Denna design innebär närvaron av ett luftgap mellan fotodetektorn och sändaren. Modeller används i diagnossystem eller olika sensorer.
Spectral range
Från denna indikators synvinkel kan alla typer av optoelektroniska enheter delas in i två typer:
- Nära räckvidd. Våglängden i detta fall sträcker sig från 0,8-1,2 mikron. Oftast används ett sådant system i enheter som använder en öppen kanal.
- Lång räckvidd. Här är våglängden redan 0,4-0,75 mikron. Används i de flesta typer av andra produkter av denna typ.
Design
Enligt denna indikator är optoelektroniska enheter indelade i tre grupper:
- Special. Detta inkluderar enheter utrustade med flera sändare och fotodetektorer, sensorer för närvaro, position, rök och så vidare.
- Integral. I sådana modeller används dessutom speciella logiska kretsar, komparatorer, förstärkare och andra enheter. Bland annat är deras utgångar och ingångar galvaniskt isolerade.
- Elementärt. Detta är den enklaste versionen av produkter där mottagaren och sändaren endast finns i ett exemplar. De kan vara både tyristor och transistor, diod, resistiva och i allmänhet alla andra.
Alla tre grupperna eller var och en separat kan användas i enheter. Strukturella element spelar en betydande roll och påverkar direkt produktens funktionalitet. Samtidigt kan komplex utrustning också använda de enklaste, elementära varianterna, om det är lämpligt. Men motsatsen är också sant.
Optoelektroniska enheter och deras applikationer
Från användningen av enheter kan alla delas in i fyra kategorier:
- Integrerade kretsar. Används i en mängd olika enheter. Principen används mellan olika strukturella element med hjälp av separata delar som är isolerade från varandra. Detta förhindrar att komponenterna interagerar på något annat sätt änden som tillhandahålls av utvecklaren.
- Isolering. I det här fallet används speciella optiska motståndspar, deras diod-, tyristor- eller transistorvarianter och så vidare.
- Transformation. Detta är ett av de vanligaste användningsfallen. I den omvandlas strömmen till ljus och appliceras på detta sätt. Ett enkelt exempel är alla typer av lampor.
- Omvänd transformation. Detta är en helt motsatt version, där det är ljus som omvandlas till ström. Används för att skapa alla typer av mottagare.
Det är faktiskt svårt att föreställa sig nästan vilken enhet som helst som körs på elektricitet och saknar någon form av optoelektroniska komponenter. De kan presenteras i ett litet antal, men de kommer fortfarande att finnas.
Resultat
Alla optoelektroniska enheter, tyristorer, dioder, halvledarenheter är strukturella element i olika typer av utrustning. De tillåter en person att ta emot ljus, överföra information, bearbeta eller till och med lagra det.
