Știința modernă se dezvoltă activ în diverse direcții, încercând să acopere toate domeniile de activitate potențial utile. Printre toate acestea, trebuie evidențiate dispozitivele optoelectronice, care sunt utilizate atât în procesul de transmitere a datelor, cât și în stocarea sau procesarea acestora. Ele sunt folosite aproape peste tot unde se utilizează tehnologie mai mult sau mai puțin sofisticată.
Ce este asta?
Dispozitivele optoelectronice, cunoscute și sub denumirea de optocuple, sunt dispozitive speciale de tip semiconductor capabile să trimită și să primească radiații. Aceste elemente structurale sunt numite fotodetector și emițător de lumină. Ei pot avea opțiuni diferite pentru a comunica între ei. Principiul de funcționare a unor astfel de produse se bazează pe conversia electricității în lumină, precum și pe inversul acestei reacții. Drept urmare, un dispozitiv poate trimite un anumit semnal, în timp ce celăl alt îl primește și „decriptează”. Dispozitivele optoelectronice sunt utilizate în:
- unități de comunicare echipamente;
- circuite de intrare ale dispozitivelor de măsurare;
- circuite de în altă tensiune și curent ridicat;
- tiristoare și triace puternice;
- dispozitive releu și așaurmătorul.
Toate astfel de produse pot fi clasificate în mai multe grupuri de bază, în funcție de componentele lor individuale, de design sau de alți factori. Mai multe despre asta mai jos.
Emițător
Dispozitivele și dispozitivele optoelectronice sunt echipate cu sisteme de transmisie a semnalului. Se numesc emițători și, în funcție de tip, produsele sunt împărțite astfel:
- Laser și LED-uri. Astfel de elemente sunt printre cele mai versatile. Se caracterizează printr-o eficiență ridicată, un spectru de fascicul foarte îngust (acest parametru este cunoscut și sub denumirea de cvasi-cromaticitate), o gamă destul de largă de funcționare, menținând o direcție clară a radiației și o viteză foarte mare. Dispozitivele cu astfel de emițători funcționează foarte mult timp și sunt extrem de fiabile, au dimensiuni mici și funcționează bine în domeniul modelelor microelectronice.
- Celule electroluminiscente. Un astfel de element de design prezintă un parametru de calitate a conversiei nu foarte ridicat și nu funcționează prea mult timp. În același timp, dispozitivele sunt foarte greu de gestionat. Cu toate acestea, ele sunt cele mai potrivite pentru fotorezistoare și pot fi utilizate pentru a crea structuri multi-element, multifuncționale. Cu toate acestea, din cauza deficiențelor lor, acum emițătorii de acest tip sunt folosiți destul de rar, doar atunci când cu adevărat nu pot fi renunțați.
- Lămpi cu neon. Puterea de lumină a acestor modele este relativ scăzută și, de asemenea, nu rezistă bine la deteriorare și nu durează mult. Diferă în dimensiuni mari. Sunt folosite extrem de rar, pe anumite tipuri de dispozitive.
- Lămpi cu incandescență. Astfel de emițători sunt utilizați numai în echipamentele de rezistență și nicăieri altundeva.
Ca urmare, modelele cu LED-uri și laser sunt potrivite în mod optim pentru aproape toate domeniile de activitate și numai în unele zone în care este imposibil să se facă altfel, se folosesc alte opțiuni.
Fotodetector
Clasificarea dispozitivelor optoelectronice se face și în funcție de tipul acestei părți a designului. Diferite tipuri de produse pot fi folosite ca element de primire.
- Fototiristoare, tranzistoare și diode. Toate aparțin dispozitivelor universale capabile să funcționeze cu o tranziție de tip deschis. Cel mai adesea, designul se bazează pe siliciu și, din această cauză, produsele obțin o gamă destul de largă de sensibilitate.
- Fotorezistențe. Aceasta este singura alternativă care are principalul avantaj de a schimba proprietățile într-un mod foarte complex. Acest lucru ajută la implementarea a tot felul de modele matematice. Din păcate, fotorezistoarele sunt inerțiale, ceea ce restrânge semnificativ domeniul de aplicare al acestora.
Recepția fasciculului este unul dintre elementele de bază ale oricărui astfel de dispozitiv. Abia după ce poate fi primit, începe procesarea ulterioară și nu va fi posibilă dacă calitatea comunicării nu este suficient de ridicată. Drept urmare, se acordă o mare atenție designului fotodetectorului.
Canal optic
Caracteristicile de design ale produselor pot fi bine arătate de sistemul de desemnare utilizat pentru dispozitivele fotoelectronice și optoelectronice. Acest lucru se aplică și canalului de transmisie a datelor. Există trei opțiuni principale:
- Canal alungit. Fotodetectorul dintr-un astfel de model este suficient de departe de canalul optic, formând un ghid special de lumină. Această opțiune de design este utilizată în mod activ în rețelele de calculatoare pentru transferul activ de date.
- Canal închis. Acest tip de construcție folosește protecție specială. Protejează perfect canalul de influențele externe. Se aplică modele pentru un sistem de izolare galvanică. Aceasta este o tehnologie destul de nouă și promițătoare, care acum este îmbunătățită continuu și înlocuiește treptat releele electromagnetice.
- Deschide canalul. Acest design implică prezența unui spațiu de aer între fotodetector și emițător. Modelele sunt utilizate în sisteme de diagnosticare sau în diverși senzori.
Interval spectral
Din punctul de vedere al acestui indicator, toate tipurile de dispozitive optoelectronice pot fi împărțite în două tipuri:
- Aproape. Lungimea de undă în acest caz variază între 0,8-1,2 microni. Cel mai adesea, un astfel de sistem este utilizat în dispozitivele care utilizează un canal deschis.
- Rază lungă. Aici lungimea de undă este deja de 0,4-0,75 microni. Folosit în majoritatea tipurilor de alte produse de acest tip.
Design
Conform acestui indicator, dispozitivele optoelectronice sunt împărțite în trei grupuri:
- Special. Acestea includ dispozitive echipate cu emițători și fotodetectori multipli, senzori pentru prezență, poziție, fum și așa mai departe.
- Integral. În astfel de modele, sunt utilizate suplimentar circuite logice speciale, comparatoare, amplificatoare și alte dispozitive. Printre altele, ieșirile și intrările lor sunt izolate galvanic.
- Elementar. Aceasta este cea mai simplă versiune a produselor în care receptorul și emițătorul sunt prezente într-un singur exemplar. Acestea pot fi atât tiristoare, cât și tranzistoare, diode, rezistive și, în general, orice altele.
Toate cele trei grupuri sau fiecare separat pot fi folosite pe dispozitive. Elementele structurale joacă un rol semnificativ și afectează direct funcționalitatea produsului. În același timp, echipamentele complexe pot folosi și cele mai simple, soiuri elementare, dacă este cazul. Dar și opusul este adevărat.
Dispozitive optoelectronice și aplicațiile acestora
Din punct de vedere al utilizării dispozitivelor, toate pot fi împărțite în 4 categorii:
- Circuite integrate. Folosit într-o varietate de dispozitive. Principiul este utilizat între diferite elemente structurale folosind părți separate care sunt izolate unele de altele. Acest lucru împiedică componentele să interacționeze în alt mod decâtcel oferit de dezvoltator.
- Izolație. În acest caz, se folosesc perechi speciale de rezistențe optice, soiurile lor de diode, tiristoare sau tranzistori și așa mai departe.
- Transformare. Acesta este unul dintre cele mai frecvente cazuri de utilizare. În ea, curentul este transformat în lumină și aplicat în acest fel. Un exemplu simplu sunt toate tipurile de lămpi.
- Transformare inversă. Aceasta este o versiune complet opusă, în care lumina este transformată în curent. Folosit pentru a crea tot felul de receptoare.
De fapt, este greu de imaginat aproape orice dispozitiv care funcționează cu energie electrică și nu are o formă de componente optoelectronice. Acestea pot fi prezentate în număr mic, dar vor fi în continuare prezenți.
Rezultate
Toate dispozitivele optoelectronice, tiristoarele, diodele, dispozitivele semiconductoare sunt elemente structurale ale diferitelor tipuri de echipamente. Acestea permit unei persoane să primească lumină, să transmită informații, să o proceseze sau chiar să o stocheze.
