Съвременната наука се развива активно в различни посоки, опитвайки се да обхване всички възможни потенциално полезни области на дейност. Сред всичко това трябва да се откроят оптоелектронните устройства, които се използват както в процеса на предаване на данни, така и при тяхното съхранение или обработка. Използват се почти навсякъде, където се използват повече или по-малко сложни технологии.
Какво е това?
Оптоелектронните устройства, известни също като оптрони, са специални устройства от полупроводников тип, способни да изпращат и приемат радиация. Тези структурни елементи се наричат фотодетектор и излъчвател на светлина. Те могат да имат различни опции за комуникация помежду си. Принципът на действие на такива продукти се основава на превръщането на електричеството в светлина, както и обратното на тази реакция. В резултат на това едно устройство може да изпрати определен сигнал, докато другото го получава и "декриптира". Оптоелектронните устройства се използват в:
- комуникационни единици за оборудване;
- входни вериги на измервателни устройства;
- вериги с високо напрежение и висок ток;
- мощни тиристори и триаци;
- релейни устройства и т.нследващ.
Всички такива продукти могат да бъдат класифицирани в няколко основни групи, в зависимост от техните отделни компоненти, дизайн или други фактори. Повече за това по-долу.
Излъчвател
Оптоелектронните устройства и устройства са оборудвани със системи за предаване на сигнал. Те се наричат излъчватели и в зависимост от вида продуктите се разделят, както следва:
- Лазер и светодиоди. Такива елементи са сред най-универсалните. Те се характеризират с висока ефективност, много тесен спектър на лъча (този параметър е известен още като квазихроматичност), доста широк диапазон на действие, поддържане на ясна посока на излъчване и много висока скорост. Устройствата с такива излъчватели работят много дълго време и са изключително надеждни, малки са по размер и се представят добре в областта на микроелектронните модели.
- Електролуминесцентни клетки. Такъв елемент на дизайна показва не много висок параметър за качество на преобразуване и не работи твърде дълго. В същото време устройствата са много трудни за управление. Въпреки това, те са най-подходящи за фоторезистори и могат да се използват за създаване на многоелементни, многофункционални структури. Въпреки това, поради своите недостатъци, сега излъчвателите от този тип се използват доста рядко, само когато наистина не могат да бъдат избегнати.
- Неонови лампи. Светлинната мощност на тези модели е сравнително ниска, освен това те не издържат добре на повреди и не издържат дълго. Различават се по големи размери. Използват се изключително рядко, в определени видове устройства.
- Лампи с нажежаема жичка. Такива излъчватели се използват само в резисторно оборудване и никъде другаде.
В резултат на това LED и лазерните модели са оптимално подходящи за почти всички области на дейност и само в някои области, където е невъзможно да се направи друго, се използват други опции.
Фотодетектор
Класификацията на оптоелектронните устройства също се прави според вида на тази част от проекта. Като приемащ елемент могат да се използват различни видове продукти.
- Фототиристори, транзистори и диоди. Всички те принадлежат към универсални устройства, способни да работят с преход от отворен тип. Най-често дизайнът се основава на силиций и поради това продуктите получават доста широк диапазон на чувствителност.
- Фоторезистори. Това е единствената алтернатива, която има основното предимство да променя свойствата по много сложен начин. Това помага за реализирането на всякакви математически модели. За съжаление фоторезисторите са инерционни, което значително стеснява обхвата на тяхното приложение.
Приемането на лъч е един от най-основните елементи на всяко такова устройство. Едва след като може да бъде получена, започва по-нататъшна обработка и няма да е възможно, ако качеството на комуникацията не е достатъчно високо. В резултат на това се отделя голямо внимание на дизайна на фотодетектора.
Оптичен канал
Конструкционните характеристики на продуктите могат да бъдат добре показани от използваната система за обозначаване на фотоелектронни и оптоелектронни устройства. Това важи и за канала за предаване на данни. Има три основни опции:
- Удължен канал. Фотодетекторът в такъв модел е достатъчно далеч от оптичния канал, образувайки специален светловод. Именно тази дизайнерска опция се използва активно в компютърните мрежи за активен трансфер на данни.
- Затворен канал. Този тип конструкция използва специална защита. Той перфектно предпазва канала от външни влияния. Прилагат се модели за система за галванична изолация. Това е сравнително нова и обещаваща технология, която сега непрекъснато се подобрява и постепенно заменя електромагнитните релета.
- Отворете канал. Този дизайн предполага наличието на въздушна междина между фотодетектора и излъчвателя. Моделите се използват в диагностични системи или различни сензори.
Спектрален диапазон
От гледна точка на този индикатор, всички видове оптоелектронни устройства могат да бъдат разделени на два типа:
- Близък обхват. Дължината на вълната в този случай варира от 0,8-1,2 микрона. Най-често такава система се използва в устройства, използващи отворен канал.
- Дълъг обхват. Тук дължината на вълната вече е 0,4-0,75 микрона. Използва се в повечето видове други продукти от този тип.
Дизайн
Според този индикатор оптоелектронните устройства са разделени на три групи:
- Специални. Това включва устройства, оборудвани с множество излъчватели и фотодетектори, сензори за присъствие, позиция, дим и т.н.
- Интегрална. В такива модели допълнително се използват специални логически схеми, компаратори, усилватели и други устройства. Освен всичко друго, техните изходи и входове са галванично изолирани.
- Елементарно. Това е най-простата версия на продуктите, в които приемникът и излъчвателят присъстват само в едно копие. Те могат да бъдат както тиристорни, така и транзисторни, диодни, резистивни и изобщо всякакви други.
И трите групи или всяка поотделно могат да се използват в устройства. Структурните елементи играят значителна роля и пряко влияят върху функционалността на продукта. В същото време сложното оборудване може да използва и най-простите, елементарни разновидности, ако е подходящо. Но обратното също е вярно.
Оптоелектронни устройства и техните приложения
От гледна точка на използването на устройства, всички те могат да бъдат разделени на 4 категории:
- Интегрални схеми. Използва се в различни устройства. Принципът се използва между различни конструктивни елементи, като се използват отделни части, които са изолирани една от друга. Това предотвратява взаимодействието на компонентите по друг начин освенпредоставената от разработчика.
- Изолация. В този случай се използват специални двойки оптични резистори, техните диодни, тиристорни или транзисторни разновидности и т.н.
- Трансформация. Това е един от най-често срещаните случаи на употреба. При него токът се трансформира в светлина и се прилага по този начин. Прост пример са всички видове лампи.
- Обратна трансформация. Това е напълно противоположна версия, в която светлината се трансформира в ток. Използва се за създаване на всички видове приемници.
Всъщност е трудно да си представим почти всяко устройство, което работи на електричество и няма някаква форма на оптоелектронни компоненти. Те могат да бъдат представени в малък брой, но те все още ще присъстват.
Резултати
Всички оптоелектронни устройства, тиристори, диоди, полупроводникови устройства са структурни елементи на различни видове оборудване. Те позволяват на човек да получава светлина, да предава информация, да я обработва или дори да я съхранява.
