Fotouređaji su uređaji dizajnirani za pretvaranje energije elektromagnetnog zračenja u električnu energiju.
Foto uređaji:
1. fotodetektori (optoelektronski uređaji dizajnirani da pretvaraju energiju optičkog zračenja u električna energija.
Fotootpornici (poluprovodnički fotoelektrični uređaj s unutarnjim fotoelektričnim efektom koji koristi fenomen fotoprovodljivosti, tj. promjenu električne provodljivosti poluvodiča pod djelovanjem optičkog zračenja)
Fotodiode (poluprovodnički fotonaponski uređaj koji koristi interni fotoelektrični efekat. Uređaj fotodiode je sličan onom kod konvencionalne planarne diode. Razlika je u tome što je njen pn spoj na jednoj strani okrenut staklenom prozoru u kućištu kroz koji ulazi svjetlost, i zaštićen je od izlaganja svjetlosti s druge strane).
Fototranzistori (poluprovodnički uređaji kontrolisani optičkim zračenjem sa dva interakciona pn spoja. Fototranzistori, kao i konvencionalni tranzistori, mogu imati pnp i npn strukturu. Strukturno, fototranzistor je projektovan tako da svetlosni tok zrači baznu oblast. Najpraktičnija primena ima pronašao uključivanje fototranzistora u kolo sa OE, dok je opterećenje uključeno u kolektorsko kolo. Ulazni signal fototranzistora je modulirani svjetlosni tok, a izlazni signal je promjena napona na otporniku opterećenja u kolektoru. kolo)
Fototiristori (optoelektronski uređaj koji ima strukturu sličnu onoj kod konvencionalnog tiristora i razlikuje se od potonjeg po tome što se ne uključuje naponom, već svjetlom koje osvjetljava kapiju. Ovaj uređaj se koristi u svjetlosnim ispravljačima i najviše je efikasan u pokretanju velikih struja pri visokim naponima Brzina odgovora na svjetlost - manja od 1 μs).
2. emitivni uređaji
3. fotonaponske ćelije (solarne baterije).
43. Elementi optoelektronike. Rasvjetna tijela
Svetlosni uređaji su uređaji koji emituju električnu energiju u energiju optičkog zračenja određene talasne dužine ili u uskom opsegu talasnih dužina. Rad kontrolisanih izvora optičkog zračenja zasniva se na jednoj od sledećih fizičkih pojava: temperaturni sjaj, zračenje u gasnom pražnjenju, elektroluminiscencija, stimulisana emisija. Izvori zračenja su koherentni (laseri) i nekoherentni (sijalice sa žarnom niti, sijalice na gasno pražnjenje, elektroluminiscentni elementi, injekcione LED diode).
Princip rada poluprovodničkih emitujućih uređaja zasniva se na fenomenu elektroluminiscencije - fenomenu emisije svjetlosti tijela pod utjecajem električnog polja. Elektroluminiscencija je poseban slučaj luminescencije - elektromagnetnog netermalnog zračenja, čije trajanje znatno premašuje period svjetlosnih oscilacija. Čvrsta, tečna i gasovita tijela mogu luminescirati. Optoelektronski uređaji koriste luminiscenciju poluvodiča kristalnih nečistoća sa širokim pojasom. U poluvodičima, stvaranje optičkog zračenja je omogućeno injekcijskom elektroluminiscencijom. Generiranje optičkog zračenja u p-n spoju kombinuje dva procesa: ubrizgavanje nosača i elektroluminiscenciju.
LED - poluprovodnički uređaj s jednim ili više električnih spojeva koji pretvara električnu energiju u energiju nekoherentnog svjetlosnog zračenja, kada je p-n spoj pristrasan u smjer naprijed. Emisivnost LED-a karakteriše: unutrašnja kvantna efikasnost (ili unutrašnji kvantni prinos), određena odnosom broja generisanih fotona i broja nosilaca naelektrisanja ubrizganih u aktivno područje u istom vremenskom intervalu; vanjska kvantna efikasnost zračenja (kvantni prinos), određena omjerom broja fotona koje dioda emituje u vanjski prostor prema broju ubrizganih nosača kroz p-n spoj.
Karakteristike LED dioda: CVC, karakteristika svjetline (ovisnost svjetline zračenja o količini struje koja teče kroz pn spoj), spektralna karakteristika (ovisnost intenziteta zračenja od talasne dužine emitovane svjetlosti ili od energije emitovani kvanti). LED parametri: svjetlosni intenzitet (svjetlosni tok po jedinici čvrstog kuta u datom smjeru, izražen u kandelama (cd)), svjetlina zračenja (odnos svjetlosnog intenziteta prema površini svjetleće površine), konstantni naprijed napon (pad napona preko dioda pri datoj struji); boja sjaja ili talasna dužina koja odgovara maksimumu svjetlosni tok; maksimalna dozvoljena direktna struja naprijed (određuje maksimalnu svjetlinu zračenja), maksimalni dozvoljeni direktni reverzni napon.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru
Objavljeno na http://www.allbest.ru
1. Klasifikacija optoelektronskih uređaja i uređaja
Optoelektronika pokriva dva glavna nezavisna područja - optičku i elektronsko-optičku. Optički smjer se zasniva na efektima interakcije čvrstog tijela sa elektromagnetnim zračenjem. Oslanja se na holografiju, fotohemiju, elektrooptiku i druge fenomene.
Optički smjer se ponekad naziva i laserski smjer.
Elektronsko-optički pravac koristi princip fotoelektrične konverzije, implementiran u čvrsto tijelo putem unutrašnjeg fotoelektričnog efekta, s jedne strane, i elektroluminiscencije, s druge strane. Ovaj pravac se zasniva na zamjeni galvanskih i magnetskih veza u tradicionalnim elektronskim kolima optičkim. To vam omogućava da povećate gustoću informacija u komunikacijskom kanalu, njegovu brzinu, otpornost na buku.
Tabela 1
|
Emiteri svjetlosti |
Dioda koja emituje svetlost poluprovodnički laser gasni laser solid state laser Laser za bojenje |
|
|
Fotodetektori |
fotootpornik fotodioda (solarna baterija) Fototranzistor Avalanche photodiode Fotoćelija Photomultiplier |
|
|
Optički talasovodi |
optičko vlakno Film talasovodna sočiva |
|
|
optička memorija |
Zasnovan na uređaju: fotografski film fotohromni materijali termoplastika Amorfni poluprovodnik |
|
|
Funkcionalni uređaji |
Nekoherentni pretvarač zračenja do koherentnog optički bistabilni element optički izolator |
|
|
integrisana kola |
Optičke ICs Optoelektronske ICs |
|
|
Modulatori svjetlosti i sistemi skretanja |
Sistem ogledala Elektrooptički modulatori magneto-optički modulatori akusto-optički modulatori Optički razdjelnici i filteri |
|
|
LED elektroluminiscentna Phosphorescent tečni kristal Plazma |
2. LED izvori povećana svjetlina i belo svetlo
Hitna potreba za širok raspon informacioni ekrani, displeji, rasvjetna tijela zahtijeva stvaranje posebno svijetlih dioda koje emituju svjetlost (OJ LEDs) raznih boje, uključujući bijelo svjetlo.
Zelene, bijele, plave OIC LED diode se proizvode na InGaN strukturama. Imaju znatno veće padove napona naprijed Upr u odnosu na crvenu, žutu i narandžastu. Potreba za ograničenjem jednosmerna struja objašnjava izvodljivost napajanja LED dioda iz izvora struje.
Prilikom odabira LED HE posebna pažnja se poklanja vrsti i dizajnu sijalice. Boca mora biti prozirna ako:
Zahtijeva maksimalan intenzitet svjetlosti pri relativno malom (30°) kutu snopa.
LED se koristi sa sekundarnom optikom (filteri u boji i neprozirni) ili kao lokalna korekcija izvora svjetlosti kao što je baterijska lampa;
Prozirna sijalica se koristi u svim vrstama LED pozadinskih rasvjeta i LED dioda.
Poboljšanje LED dioda.
3. Uređaj i princip rada fotootpornika
Fotootpornik je poluvodički otpornik čiji se rad zasniva na fotootpornom efektu.
Kada je fotootpornik ozračen fotonima, u fotoosjetljivom sloju poluvodiča javlja se višak koncentracije nosilaca naboja. Ako se na fotootpornik primijeni napon, tada će kroz njega proći dodatna strujna komponenta - fotostruja zbog viška koncentracije nosača.
Fotostruja odgovara prolasku kroz fotootpornik i kroz vanjsko kolo elektrona.
Ako nema zračenja, onda fotootpornik ima neki visoki otpor RT, koji se naziva tamnim. To je jedan od parametara fotootpornika i iznosi 104 - 107 oma. Odgovarajuća struja kroz fotootpornik naziva se tamna struja.
Pod djelovanjem zračenja s dovoljnom energijom fotona na fotootpornik, u njemu se stvaraju parovi mobilnih nosača naboja (elektroni i rupe), a njegov otpor se smanjuje.
Za fotootpornike se koriste razni poluvodiči koji imaju željena svojstva. Tako je, na primjer, olovo sulfid najosjetljiviji na infracrvene, a kadmijum sulfid - na vidljive zrake. Fotootpornici se odlikuju integralnom osjetljivošću S, tj. omjer fotostruje Iph i svjetlosnog toka F pri nominalnoj vrijednosti napona:
Kao i specifična osjetljivost, tj. integrirana osjetljivost povezana s primijenjenim naponom od 1 V:
fotootporni poluvodički optički
gdje je F svjetlosni tok.
Tipično, specifična osjetljivost je u stotinama ili hiljadama mikroampera po volt-lumenu.
Fotootpornici imaju linearnu strujno-naponsku i nelinearnu energetsku karakteristiku.
Parametri fotootpornika, osim otpornosti na tamu i specifične osjetljivosti, trebaju uključivati i maksimalni dozvoljeni radni napon (do 600 V), višestrukost promjena otpora (može biti do 500), temperaturni koeficijent fotostruja:
Nedostatak fotootpornika je značajna zavisnost otpora od temperature, karakteristična za poluvodiče. Njihova velika inercija, koja se objašnjava prilično dugim vremenom rekombinacije elektrona i rupa nakon prestanka zračenja, također se mora smatrati značajnim nedostatkom.U praksi se fotootpornici koriste samo na frekvencijama koje ne prelaze nekoliko stotina herca ili jedinica kiloherca. . Inherentni šum fotootpornika je značajan. Ipak, fotootpornici se široko koriste u raznim automatizacijskim krugovima i mnogim drugim uređajima.
4. Dizajn i princip rada optoelektronskog blokirajućeg generatora
Opcija impulsni uređaj generator blokade tipa prikazan je na sl. 1. Upotreba diodnog optokaplera omogućava da se isključi impulsni transformator koji se ne može mikrominijaturizirati. Optocoupler propušta jednosmjernu struju, tako da kolo generiše impulse pravougaonog oblika, čije je trajanje ograničeno samo inercijom tranzistora i parametrima C-kruga. Važna prednost je visoka otpornost na buku kola u strujnom kolu.
Kolo radi na sljedeći način (slika 1).
Slika 1. Blokiranje optokaplera - generator: kolo; radne karte
Kada signal okidača ir stigne na ulaz zaključanog tranzistora, tranzistor se prebacuje u aktivni režim, struja kolektora tranzistora ik počinje da teče kroz LED diodu optokaplera, a struja teče u bazu tranzistora preko fotodiode optokaplera i kondenzatora C povratne informacije ib. Pod djelovanjem povratnog signala, tranzistor prelazi u način zasićenja. Amplitude izlaznog napona Uout i struje zasićenja kolektora Icn su:
Uout = Up-Un-Usd;
Gdje - Prema tome, napon zasićenja VT i na LED.
Tranzistor i LED su spojeni serijski.
Moderne LED diode imaju nižu maksimalnu struju naprijed od tranzistora. Stoga, granična vrijednost izlazne struje u krugu nije određena tranzistorom, već LED diodom optokaplera i iznosi 100-200 mA.
Trajanje izlaznog impulsa ti je jednako vremenskom intervalu u kojem bazna struja tranzistora pada sa početne vrijednosti Ib,o do struje na granici zasićenja Ib n, tj.
Koeficijent prijenosa struje tranzistora;
gdje je otpor baze tranzistora;
bazna struja; - bazna struja kada je tranzistor zasićen.
Dobijamo izraz za izračunavanje trajanja impulsa:
gdje je koeficijent prijenosa struje optokaplera,
Dakle, za formiranje dugotrajnih impulsa potrebno je koristiti tranzistore dugog trajanja, budući da su diodni optospojnici manji od 5-10-2.
Trajanje pauze između impulsa tn određeno je vremenom oporavka osnovnog kruga - trajanjem pražnjenja vremenskog kondenzatora C kroz otpornik R:
Blokiranje optokaplera - generator, u poređenju s transformatorskim, ima povećanu termičku stabilnost, jer se koeficijent prijenosa optokaplera smanjuje s povećanjem temperature, a tranzistor se povećava; osim toga, shema je strukturno jednostavnija, tehnološki naprednija. Nedostatak sheme je smanjenje energije izlaznog impulsa, povezano s malom disipacijom snage LED optokaplera.
Hostirano na Allbest.ru
...Slični dokumenti
Rad optoelektronskih uređaja zasniva se na elektronsko-fotonskim procesima prijema, prenošenja i pohranjivanja informacija. Jedan od optoelektronskih uređaja je i optospojnik, čiji je princip pretvaranje električnog signala u optički.
sažetak, dodan 01.07.2009
Elektronski uređaji, čiji se rad zasniva na elektronskim procesima u poluvodičima (poluprovodnički uređaji). Klasifikacija poluvodičkih uređaja prema namjeni i principu rada, vrsti materijala, dizajnu i tehnologiji, primjeni.
sažetak, dodan 17.03.2011
Upoznavanje sa optoelektronskim uređajima - uređajima u kojima se tokom obrade informacija električni signali pretvaraju u optičke i obrnuto. Optospojnici su glavni element optoelektronike. Princip rada injekcione LED diode.
sažetak, dodan 01.06.2009
Izgled brojni senzori: svjetlost, pritisak, temperatura, brzina, kretanje. Spisak varijanti fotootpornika i nabrajanje njihovog opsega. Izgled i šematski dijagram rada laboratorijskog štanda "Istraživanje fotootpornika".
prezentacija, dodano 14.03.2011
Fizičke osnove rad fotootpornika, njihove strujno-naponske, svjetlosne i spektralne karakteristike; inercija. Struktura fotootpornika, shema njegovog uključivanja i princip rada. Karakteristike nečistoće fotoprovodljivosti, fenomen električne provodljivosti.
kontrolni rad, dodano 12.03.2015
LED - poluprovodnički uređaj s prijelazom elektron-rupa, koji stvara optičko zračenje kada prolazi kroz njega električna struja: istorijat nastanka, vrste, klasifikacija. Uređaj LED rasvjetnih uređaja, opseg.
sažetak, dodan 05.05.2013
Automatska verifikacija skretnica merni instrumenti linearna kretanja. Princip rada funkcionalnih glavnih komponenti. Područje mogućih rješenja kola. Implementacija funkcionalnih komponenti. Testirajte uređaj za generator signala.
test, dodano 04.02.2011
Karakteristike elektromehaničkih instrumenata za mjerenje jednosmjerne, naizmjenične struje i napona. Njihov dizajn, princip rada, obim, prednosti i nedostaci. Definicija i klasifikacija elektronskih voltmetara, sklopova instrumenata.
seminarski rad, dodan 26.03.2010
Fizičke osnove poluvodičkih uređaja. Princip rada bipolarnih tranzistora, njihove statičke karakteristike, parametri niskog signala, sklopna kola. Tranzistori sa efektom polja sa kontrolnim spojem elektron-rupa i izolovanim gejtom.
test, dodano 13.02.2015
Princip rada i parametri CCD elemenata, kao i vrste njihovog dizajna. Raspodjela površinskog potencijala u MIS strukturi u smjeru okomitom na kapiju. Princip rada CCD-a zasniva se na akumulaciji i skladištenju paketa punjenja.
Upoznavanje sa optoelektronskim uređajima - uređajima u kojima se tokom obrade informacija električni signali pretvaraju u optičke i obrnuto. Optospojnici su glavni element optoelektronike. Princip rada injekcione LED diode.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije
obrazovne ustanove
„Bjeloruski državni univerzitet
informatika i radio elektronika”
Odjel za EVS
"Osnove optoelektronike. Klasifikacija optoelektronskih uređaja"
MINSK, 2008
Optoelektronika je važno nezavisno područje funkcionalne elektronike i mikroelektronike. Optoelektronski uređaj je uređaj u kojem se, prilikom obrade informacija, električni signali pretvaraju u optičke signale i obrnuto.
Bitna karakteristika optoelektronskih uređaja je da su elementi u njima optički spregnuti, ali međusobno električni izolovani.
Ovo olakšava usklađivanje visokonaponskih i niskonaponskih, kao i visokofrekventnih i niskofrekventnih kola. Osim toga, optoelektronskim uređajima su svojstvene i druge prednosti: mogućnost prostorne modulacije svjetlosnih snopova, što u kombinaciji sa promjenama u vremenu daje tri stepena slobode (dva u čisto elektronskim kolima); mogućnost značajnog grananja i ukrštanja svjetlosnih zraka u odsustvu galvanske veze između kanala; veliko funkcionalno opterećenje svjetlosnih snopova zbog mogućnosti promjene mnogih njihovih parametara (amplituda, smjer, frekvencija, faza, polarizacija).
Optoelektronika pokriva dva glavna nezavisna područja - optičku i elektronsko-optičku. Optički smjer se zasniva na efektima interakcije čvrstog tijela sa elektromagnetnim zračenjem. Oslanja se na holografiju, fotohemiju, elektrooptiku i druge fenomene. Optički smjer se ponekad naziva i laserski smjer.
Elektronsko-optički pravac koristi princip fotoelektrične konverzije, implementiran u čvrsto tijelo putem unutrašnjeg fotoelektričnog efekta, s jedne strane, i elektroluminiscencije, s druge strane. Ovaj pravac se zasniva na zamjeni galvanskih i magnetskih veza u tradicionalnim elektronskim kolima optičkim. To vam omogućava da povećate gustoću informacija u komunikacijskom kanalu, njegovu brzinu, otpornost na buku.
Fig.1. Optokapler sa unutrašnjim (a) i eksternim (b) fotonskim spojnicama: 1, 6 - izvori svetlosti; 2 - svjetlovod; 3, 4 - prijemnici svjetla; 5 - pojačalo.
Glavni element optoelektronike je optospojnik. Postoje optokapleri sa unutrašnjom (slika 1, a) i eksternom (slika 1, b) fotonskom spregom. Najjednostavniji optospojnik je mreža sa četiri terminala (slika 1, a), koja se sastoji od tri elementa: foto-emitera 1, svjetlosnog vodiča 2 i svjetlosnog prijemnika 3, zatvorenog u zaptiveno svjetlo nepropusno kućište. Kada se na ulaz primijeni električni signal u obliku impulsa ili pada ulazne struje, pobuđuje se fotoemiter. Svjetlosni tok kroz svjetlosni vodič ulazi u fotodetektor, na čijem se izlazu formira električni impuls ili pad izlazne struje. Ova vrsta optokaplera je pojačivač električnih signala, u kojem je unutrašnja sprega fotonska, a vanjska električna.
Drugi tip optokaplera - sa električnom unutrašnjom spregom i fotonskim eksternim spregama (slika 1, b) - je pojačavač svetlosnih signala, kao i pretvarač signala jedne frekvencije u signale druge frekvencije, na primer signale infracrveno zračenje u signale vidljivog spektra. Prijemnik svjetla 4 pretvara ulazni svjetlosni signal u električni. Potonji je pojačan pojačalom 5 i pobuđuje izvor svjetlosti 6.
Trenutno je razvijen veliki broj optoelektronskih uređaja za različite namjene. U mikroelektronici se po pravilu koriste samo oni optoelektronski funkcionalni elementi za koje postoji mogućnost integracije, kao i kompatibilnost njihove proizvodne tehnologije sa tehnologijom proizvodnje odgovarajućih integriranih kola.
Fotoemiteri. Izvori svjetlosti u optoelektronici podliježu zahtjevima kao što su minijaturizacija, niska potrošnja energije, visoka efikasnost i pouzdanost, dug vijek trajanja, proizvodnost. Moraju imati veliku brzinu, omogućiti mogućnost proizvodnje u obliku integrisanih uređaja.
Većina široku upotrebu Injekcione LED diode su dobijene kao elektroluminiscentni izvori, kod kojih je emisija svjetlosti određena mehanizmom međupojasne rekombinacije elektrona i rupa. Ako je dovoljno propušteno visoka struja ubrizgavanjem kroz p-n spoj (u smjeru naprijed), tada će dio elektrona iz valentnog pojasa otići u pojas provodljivosti (slika 2). U gornjem dijelu valentnog pojasa nastaju slobodna stanja (rupe), au donjem dijelu vodljivog pojasa nastaje punjenje stanja (kondukcijski elektroni).
Takva inverzna populacija nije ravnotežna i dovodi do haotične emisije fotona tokom reverznih prelaza elektrona. Nekoherentni sjaj koji nastaje u ovom slučaju u pn spoju je elektroluminiscencija.
Fig.2. Objasniti princip rada injekcione LED diode.
Foton emitovan tokom luminiscentnog prelaza iz ispunjenog dela provodnog pojasa u slobodni dio valentni pojas, uzrokuje indukovanu emisiju identičnog fotona, uzrokujući da drugi elektron skoči u valentni pojas. Međutim, foton iste energije (od? E=E2-E1 do? E=2? E) ne može biti apsorbovan, jer je donje stanje slobodno (nema elektrona), a gornje stanje je već popunjeno. To znači da je p-n spoj transparentan za fotone ove energije, tj. za odgovarajuću frekvenciju. Obrnuto, fotoni sa energijama većim od?E+2?E mogu biti apsorbovani, prenoseći elektrone iz valentnog pojasa u provodni pojas. Istovremeno, za takve energije indukovana emisija fotona je nemoguća, jer gornje početno stanje nije ispunjeno, dok je donje stanje ispunjeno. Stoga je stimulirana emisija moguća u uskom rasponu oko frekvencije koja odgovara energiji pojasnog pojasa ΔE sa spektralnom širinom ΔE.
Najbolji materijali za LED diode su galijum arsenid, galijum fosfid, silicijum fosfid, silicijum karbid itd. LED diode imaju veliku brzinu (oko 0,5 μs), ali troše veliku struju (oko 30 A/cm2). Nedavno su razvijene LED diode na bazi galij arsenida - aluminijuma, čija se snaga kreće od frakcija do nekoliko milivata pri jednosmernoj struji od desetina miliampera.K. p.d. LED dioda ne prelazi 1 - 3%.
Izvori svjetlosti koji obećavaju su injekcijski laseri, koji omogućavaju koncentrisanje visokih energija u uskom spektralnom području uz veliku efikasnost i brzinu (desetine pikosekundi). Ovi laseri se mogu napraviti u obliku matrica na jednom osnovnom čipu koristeći istu tehnologiju kao i integrirana kola. Nedostatak jednostavnih injekcionih lasera je što imaju prihvatljive performanse samo kada se koristi hlađenje na vrlo niske temperature. Na normalnoj temperaturi, galijum-arsenidni laser ima mali prosečna snaga, niska efikasnost (oko 1%), niska stabilnost i radni vijek. Daljnje poboljšanje injekcijskog lasera stvaranjem spoja složene strukture pomoću heterospojnica (heterospojnica - granica između slojeva s istim tipovima električne provodljivosti, ali s različitim razmacima u pojasu) omogućilo je dobijanje izvora svjetlosti male veličine koji radi na normalna temperatura sa efikasnošću od 10 - 20 % i prihvatljivim karakteristikama.
Fotodetektori. Za pretvaranje svjetlosnih signala u električne koriste se fotodiode, fototranzistori, fotootpornici, fototiristori i drugi uređaji.
Fotodioda je pristrasna obrnuti smjer p-n-spoj, čija je obrnuta struja zasićenja određena brojem nosilaca naboja nastalih u njemu djelovanjem upadne svjetlosti (slika 3). Parametri fotodiode izraženi su u smislu vrijednosti struje koja teče u njenom kolu. Osjetljivost fotodiode, koja se obično naziva integralnom, definira se kao omjer fotostruje i svjetlosnog toka koji je uzrokovao F?. Prag osjetljivosti fotodioda procjenjuje se iz poznatih vrijednosti integralne (strujne) osjetljivosti i tamne struje Id, tj. struja koja teče u kolu u odsustvu zračenja osjetljivog sloja.
Glavni materijali za fotodiode su germanijum i silicijum. Silicijumske fotodiode su obično osetljive u uskom području spektra (od ? = 0,6 - 0,8 μm do ? = 1,1 μm) sa maksimumom pri? = 0,85 µm, a germanijumske fotodiode imaju granice osjetljivosti? \u003d 0,4 - 1,8 mikrona sa maksimumom na? ? 1,5 µm. U režimu fotodiode sa naponom napajanja od 20 V, tamna struja silicijumskih fotodioda obično ne prelazi 3 μA, dok kod germanijuma; fotodiode na naponu napajanja od 10 V, dostiže 15-20 μA.
Fig.3. Šema i strujno-naponske karakteristike fotodiode.
Fig.4. Šema i strujno-naponske karakteristike fototranzistora.
Fototranzistori su prijemnici energije zračenja sa dva ili više pn spoja, koji imaju svojstvo pojačavanja fotostruje kada se osjetljivi sloj ozrači. Fototranzistor kombinuje svojstva fotodiode i svojstva pojačanja tranzistora (slika 4). Prisutnost optičkih i električnih ulaza u fototranzistoru u isto vrijeme omogućava stvaranje pristranosti potrebnog za rad u linearnom dijelu energetske karakteristike, kao i kompenzaciju vanjskih utjecaja. Da bi se detektovali mali signali, napon uzet iz fototranzistora mora biti pojačan. U tom slučaju povećajte izlazni otpor naizmjenična struja sa minimalnom tamnom strujom u kolektorskom kolu, stvarajući pozitivnu pristranost na bazi.
Svetlosni vodiči. Između izvora i prijemnika svjetlosti u optokapleru je svjetlovod. Da bi se smanjili gubici refleksije sa interfejsa između LED diode i provodnog medija (optičko vlakno), potonji mora imati visok indeks loma. Takvi mediji se nazivaju imerzija. Materijal za uranjanje također mora imati dobro prianjanje na materijale izvora i prijemnika, osigurati dovoljno podudarnosti u pogledu koeficijenata ekspanzije, biti transparentan u radnom području itd. Najperspektivnije su olovna stakla sa indeksom prelamanja od 1,8-1,9 i stakla sa selenom sa indeksom prelamanja od 2,4-2,6. Slika 5 prikazuje poprečni presjek optokaplera u čvrstom stanju sa imerzionim svjetlovodom.
Tanke niti od stakla ili prozirne plastike koriste se kao svjetlosni vodiči u optoelektronici. Ovaj pravac se naziva optička vlakna. Vlakna su prekrivena svjetlosno izolacijskim materijalima i povezana u višežilne svjetlosne kablove. Oni obavljaju istu funkciju u odnosu na svjetlost kao metalne žice u odnosu na struju. Uz pomoć optičkih vlakana moguće je: izvršiti prijenos slike element po element u rezoluciji koja je određena promjerom optičkog vlakna (oko 1 mikron); proizvesti prostorne transformacije slike zbog mogućnosti savijanja i uvrtanja vlakana svjetlosnog vodiča; prenositi slike na velike udaljenosti itd. Na slici 6 prikazan je svjetlovod u obliku kabla od svjetlovodnih vlakana.
integrisana optika. Jedno od obećavajućih oblasti funkcionalne mikroelektronike je integrisana optika, koja obezbeđuje stvaranje superefikasnih sistema za prenos i obradu optičkih informacija. Područje istraživanja integrirane optike uključuje širenje, konverziju i pojačanje elektromagnetnog zračenja u optičkom opsegu u dielektričnim tankoslojnim valovodima i optičkim vlaknima. Glavni element integrirane optike je rasuti ili površinski optički mikrovalni vodič. Najjednostavniji simetrični volumetrijski optički mikrotalasni vodič je područje lokalizirano u jednoj ili dvije prostorne dimenzije s indeksom prelamanja većim od onog u okolnom optičkom mediju. Takvo optički gušće područje je nešto drugo od kanala ili nosećeg sloja dielektričnog talasovoda.
Sl.5. Presjek optokaplera u čvrstom stanju sa imerzionim svjetlovodom: 1 - planarna difuzija; 2 - staklo selena; 3 - omski kontakti; 4 - difuziona mezastruktura; 5 - izvor svjetlosti; 6 - svjetlosni prijemnik.
Fig.6. Svjetlovod u obliku kabla od svjetlovodnih vlakana: 1 - izvor svjetlosti; 2 - prijemnik svjetla; 3 - svjetlosni kabel.
Primjer asimetričnog površinskog dielektričnog valovoda je tanak film optički prozirnog dielektrika ili poluvodiča s indeksom loma većim od optički prozirnog supstrata. Stepen lokalizacije elektromagnetno polje, kao i omjer energetskih tokova prenesenih duž nosećeg sloja i supstrata, određeni su efektivnom poprečnom veličinom nosećeg sloja i razlikom indeksa prelamanja sloja nosača i podloge na datoj frekvenciji zračenja. Relativno jednostavan i najprikladniji za čvrste optičke uređaje je optička traka mikrovalna vodilica, izrađena u obliku tankog dielektričnog filma (slika 7), nanesena na podlogu mikroelektroničkim metodama (na primjer, vakuumskim taloženjem). Koristeći masku, cijeli optički krugovi se mogu primijeniti na dielektričnu podlogu s visokim stupnjem tačnosti. Upotreba litografije elektronskim snopom osigurala je uspjeh u stvaranju kako pojedinačnih optičkih trakastih valovoda i optički spregnutih na određenoj dužini, tako i divergentnih valovoda, što je neophodno za stvaranje usmjerenih sprežnika i frekvencijsko-selektivnih filtera u integriranim optičkim sistemima. .
Slika 7. Optička traka mikrotalasna vodilica sa pravougaonikom presjek: 1 - podloga; 2 - dielektrični film.
Optoelektronska mikro kola. Na bazi optoelektronike razvijen je veliki broj mikro kola. Razmotrite neke optoelektronske mikro krugove koje proizvodi domaća industrija. U mikroelektronici se najčešće koriste optoelektronski mikro krugovi galvanske izolacije. To uključuje brze prekidače, analogne signalne prekidače, prekidače i analogne optoelektronske uređaje dizajnirane za upotrebu u sistemima za funkcionalnu obradu analognog signala.
Glavni element svakog optoelektronskog mikrokola je optospojnik (slika 8, a, b), koji se sastoji od izvora svjetlosti 1 upravljanog ulaznim signalom, imerzionog medija 2 optički spojenog na izvor svjetlosti i fotodetektora 3. Parametri optokaplera su konstantna struja otpora razdvajanja, omjer prijenosa struje (odnos fotostruje prijemnika i struje emitera), vrijeme prebacivanja i prolazni kapacitet.
Na osnovu optoelektronskih parova stvaraju se optoelektronska mikro kola za različite namene.
Fig.8. Šema i tehnološka izvedba optokaplera:
1 - izvor svjetlosti; 2 - medij za uranjanje; 3 - fotodetektor.
LITERATURA
Petrov K.S. Radio materijali, radio komponente i elektronika: Tutorial za univerzitete. - Sankt Peterburg: Peter, 2003. - 512 str.
Opadchy Yu.F. itd. Analogna i digitalna elektronika: Udžbenik za univerzitete / Yu.F. Opadchy, O.P. Gludkin, A.I. Gurov; Ispod. ed. O.P. Gludkin. M.: Hot Line - Telekom, 2002. - 768 str.
Akimov N.N. itd. Otpornici, kondenzatori, transformatori, prigušnice, sklopni uređaji za REA: Priručnik / N.N. Akimov, E.P. Vaščukov, V.A. Prokhorenko, Yu.P. Khodorenok. Minsk: Bjelorusija, 2005. - 591 str.
...Slični dokumenti
Rad optoelektronskih uređaja zasniva se na elektronsko-fotonskim procesima prijema, prenošenja i pohranjivanja informacija. Jedan od optoelektronskih uređaja je i optospojnik, čiji je princip pretvaranje električnog signala u optički.
sažetak, dodan 01.07.2009
Izbor diode koja radi datu funkciju, njegove oznake i karakteristike, sklopni krug i princip rada. Shema prebacivanja tranzistor sa efektom polja sa zajedničkim izvorom u dinamičkom modu. Prednosti i nedostaci nekih optoelektronskih uređaja.
kontrolni rad, dodano 11.11.2010
Pravci i zadaci djelovanja optoelektronskih tehnologija. Karakteristike i namjena upotrebe optoelektronskih uređaja. Oprema za tehnička mjerenja i optička komunikacija. Lasersko-optički informacioni sistemi za posebne primjene.
seminarski rad, dodan 16.10.2013
Status problema automatskog prepoznavanja govora. Pregled čitača audio signala. Arhitektura sistema upravljanja perifernim uređajima. Šema upravljanja električnim uređajima. dijagram strujnog kola uključivanje električnih uređaja.
teza, dodana 18.10.2011
Fizičko-tehničke osnove optoelektronike, njena funkcionalna namjena. Princip uređaja planarnog tranzistora. Rad poluvodičkih prijemnika pomoću fotoelektričnog efekta. Parametri fototranzistora, njihovi tipovi, dizajn, parametri.
seminarski rad, dodan 18.12.2009
Svrha komunikacijskog kanala je prijenos signala između udaljene uređaje. Načini zaštite prenesenih informacija. Normalizovan frekvencijski odziv kanala. Tehnički uređaji pojačivači električnih signala i kodiranja.
test, dodano 05.04.2017
Ideja o stvaranju i korištenju optokaplera. Fizičke osnove tehnologije optokaplera. Optoelektronska mjerenja višekanalni sistemi. Priprema podloge od monokristala Bi12GeO20 i priprema površine supstrata za epitaksiju. Struktura bizmut germanata.
teza, dodana 25.10.2012
Uređaj, princip rada i načini rada bipolarni tranzistor; klasifikacija, sklopna kola, strujno-naponske karakteristike. Proračun električnih kola sa poluvodičkim uređajima. Određivanje radne tačke, tehnologija izrade, primena.
prezentacija, dodano 14.11.2014
Pojam rasklopnih uređaja, klasifikacija, parametri i karakteristike, sistem simboli, dizajni i materijali, strani analozi. Princip rada izvršnih sistema i vrste energije koje se koriste za upravljanje uređajima.
sažetak, dodan 13.03.2011
Kanali curenja govorne informacije. Metode formiranja i transformacije signala. Karakteristike radio mikrofona sa amplitudnom modulacijom. Znakovi i klasifikacija ugrađenih uređaja. Suština i princip rada amplitudske modulacije harmonijskog nosioca.
Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije
obrazovne ustanove
„Bjeloruski državni univerzitet
informatika i radio elektronika”
Odjel za EVS
"Osnove optoelektronike. Klasifikacija optoelektronskih uređaja"
MINSK, 2008
Optoelektronika je važno nezavisno područje funkcionalne elektronike i mikroelektronike. Optoelektronski uređaj je uređaj u kojem se, prilikom obrade informacija, električni signali pretvaraju u optičke signale i obrnuto.
Bitna karakteristika optoelektronskih uređaja je da su elementi u njima optički spregnuti, ali međusobno električni izolovani.
Ovo olakšava usklađivanje visokonaponskih i niskonaponskih, kao i visokofrekventnih i niskofrekventnih kola. Osim toga, optoelektronskim uređajima su svojstvene i druge prednosti: mogućnost prostorne modulacije svjetlosnih snopova, što u kombinaciji sa promjenama u vremenu daje tri stepena slobode (dva u čisto elektronskim kolima); mogućnost značajnog grananja i ukrštanja svjetlosnih zraka u odsustvu galvanske veze između kanala; veliko funkcionalno opterećenje svjetlosnih snopova zbog mogućnosti promjene mnogih njihovih parametara (amplituda, smjer, frekvencija, faza, polarizacija).
Optoelektronika pokriva dva glavna nezavisna područja - optičku i elektronsko-optičku. Optički smjer se zasniva na efektima interakcije čvrstog tijela sa elektromagnetnim zračenjem. Oslanja se na holografiju, fotohemiju, elektrooptiku i druge fenomene. Optički smjer se ponekad naziva i laserski smjer.
Elektronsko-optički pravac koristi princip fotoelektrične konverzije, implementiran u čvrsto tijelo putem unutrašnjeg fotoelektričnog efekta, s jedne strane, i elektroluminiscencije, s druge strane. Ovaj pravac se zasniva na zamjeni galvanskih i magnetskih veza u tradicionalnim elektronskim kolima optičkim. To vam omogućava da povećate gustoću informacija u komunikacijskom kanalu, njegovu brzinu, otpornost na buku.
Fig.1. Optokapler sa unutrašnjim (a) i eksternim (b) fotonskim spojnicama: 1, 6 – izvori svetlosti; 2 - svjetlovod; 3, 4 - prijemnici svjetla; 5 - pojačalo.
Glavni element optoelektronike je optospojnik. Postoje optokapleri sa unutrašnjom (slika 1, a) i eksternom (slika 1, b) fotonskom spregom. Najjednostavniji optospojnik je mreža sa četiri terminala (slika 1, a), koja se sastoji od tri elementa: foto-emitera 1, svjetlosnog vodiča 2 i svjetlosnog prijemnika 3, zatvorenog u zaptiveno svjetlo nepropusno kućište. Kada se na ulaz primijeni električni signal u obliku impulsa ili pada ulazne struje, pobuđuje se fotoemiter. Svjetlosni tok kroz svjetlosni vodič ulazi u fotodetektor, na čijem se izlazu formira električni impuls ili pad izlazne struje. Ova vrsta optokaplera je pojačivač električnih signala, u kojem je unutrašnja sprega fotonska, a vanjska električna.
Drugi tip optokaplera - sa električnom unutrašnjom spregom i fotonskim eksternim spregama (slika 1, b) - je pojačavač svetlosnih signala, kao i pretvarač signala jedne frekvencije u signale druge frekvencije, na primer signale infracrvenog zračenja u signale vidljivog spektra. Prijemnik svjetla 4 pretvara ulazni svjetlosni signal u električni. Potonji je pojačan pojačalom 5 i pobuđuje izvor svjetlosti 6.
Trenutno je razvijen veliki broj optoelektronskih uređaja za različite namjene. U mikroelektronici se po pravilu koriste samo oni optoelektronski funkcionalni elementi za koje postoji mogućnost integracije, kao i kompatibilnost njihove proizvodne tehnologije sa tehnologijom proizvodnje odgovarajućih integriranih kola.
Fotoemiteri. Izvori svjetlosti u optoelektronici podliježu zahtjevima kao što su minijaturizacija, niska potrošnja energije, visoka efikasnost i pouzdanost, dug vijek trajanja, proizvodnost. Moraju imati veliku brzinu, omogućiti mogućnost proizvodnje u obliku integrisanih uređaja.
Najrasprostranjeniji elektroluminiscentni izvori su injekcione LED diode, kod kojih je emisija svjetlosti određena mehanizmom međupojasne rekombinacije elektrona i rupa. Ako se kroz p-n spoj (u smjeru naprijed) propušta dovoljno velika struja ubrizgavanja, tada će dio elektrona iz valentnog pojasa otići u pojas provodljivosti (slika 2). U gornjem dijelu valentnog pojasa nastaju slobodna stanja (rupe), au donjem dijelu vodljivog pojasa nastaje punjenje stanja (kondukcijski elektroni).
Takva inverzna populacija nije ravnotežna i dovodi do haotične emisije fotona tokom reverznih prelaza elektrona. Nekoherentni sjaj koji nastaje u ovom slučaju u pn spoju je elektroluminiscencija.
Fig.2. Objasniti princip rada injekcione LED diode.
Foton emitovan tokom luminiscentnog prelaza iz ispunjenog dela provodnog pojasa u slobodni deo valentnog pojasa izaziva indukovanu emisiju identičnog fotona, uzrokujući da drugi elektron skoči u valentni pojas. Međutim, foton iste energije (od ∆E=E2-E1 do ∆E=2δE) ne može biti apsorbovan, jer je donje stanje slobodno (u njemu nema elektrona), a gornje stanje je već popunjeno. To znači da je p-n spoj transparentan za fotone ove energije, tj. za odgovarajuću frekvenciju. Obrnuto, fotoni sa energijama većim od ∆E+2δE mogu biti apsorbovani, prenoseći elektrone iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti. Istovremeno, za takve energije indukovana emisija fotona je nemoguća, jer gornje početno stanje nije ispunjeno, dok je donje stanje ispunjeno. Stoga je stimulirana emisija moguća u uskom rasponu oko frekvencije koja odgovara energiji pojasnog pojasa ∆E sa spektralnom širinom δE.
Najbolji materijali za LED diode su galijum arsenid, galijum fosfid, silicijum fosfid, silicijum karbid itd. LED diode imaju veliku brzinu (oko 0,5 μs), ali troše veliku struju (oko 30 A/cm2). Nedavno su razvijene LED diode na bazi galij arsenida - aluminijuma, čija se snaga kreće od frakcija do nekoliko milivata pri jednosmernoj struji od desetina miliampera.K. p.d. LED dioda ne prelazi 1 - 3%.
Izvori svjetlosti koji obećavaju su injekcijski laseri, koji omogućavaju koncentrisanje visokih energija u uskom spektralnom području uz veliku efikasnost i brzinu (desetine pikosekundi). Ovi laseri se mogu napraviti u obliku matrica na jednom osnovnom čipu koristeći istu tehnologiju kao i integrirana kola. Nedostatak jednostavnih injekcionih lasera je što imaju prihvatljive performanse samo kada se koristi hlađenje na vrlo niske temperature. Na normalnoj temperaturi, galijum-arsenid laser ima nisku prosječnu snagu, nisku efikasnost (oko 1%), nisku stabilnost i vijek trajanja. Daljnje poboljšanje injekcijskog lasera stvaranjem spoja složene strukture pomoću heterospojnica (heterospojnica - granica između slojeva s istim tipovima električne provodljivosti, ali s različitim razmacima u pojasu) omogućilo je dobijanje izvora svjetlosti male veličine koji radi na normalna temperatura sa efikasnošću od 10 - 20 % i prihvatljivim karakteristikama.
Fotodetektori. Za pretvaranje svjetlosnih signala u električne koriste se fotodiode, fototranzistori, fotootpornici, fototiristori i drugi uređaji.
Fotodioda je obrnuti p-n-spoj, čija je reverzna struja zasićenja određena brojem nosilaca naboja koji se u njoj stvaraju djelovanjem upadne svjetlosti (slika 3). Parametri fotodiode izraženi su u smislu vrijednosti struje koja teče u njenom kolu. Osjetljivost fotodiode, koja se obično naziva integralnom, definira se kao omjer fotostruje i svjetlosnog toka koji ju je uzrokovao Fυ. Prag osjetljivosti fotodioda procjenjuje se iz poznatih vrijednosti integralne (strujne) osjetljivosti i tamne struje Id, tj. struja koja teče u kolu u odsustvu zračenja osjetljivog sloja.
Glavni materijali za fotodiode su germanijum i silicijum. Silicijumske fotodiode su obično osetljive u uskom spektralnom području (od λ = 0,6 - 0,8 µm do λ = 1,1 µm) sa maksimumom pri λ = 0,85 µm, a germanijumske fotodiode imaju granice osetljivosti λ = 0,4 - 1,8 µm sa maksimumom na λ = 1,8 µm. ≈ 1,5 µm. U fotodiodnom režimu sa naponom napajanja od 20 V, tamna struja silicijumskih fotodioda obično ne prelazi 3 μA, dok kod germanijuma; fotodiode na naponu napajanja od 10 V, dostiže 15-20 μA.
Fig.3. Šema i strujno-naponske karakteristike fotodiode.
Fig.4. Šema i strujno-naponske karakteristike fototranzistora.
Fototranzistori su prijemnici energije zračenja sa dva ili više pn spoja, koji imaju svojstvo pojačavanja fotostruje kada se osjetljivi sloj ozrači. Fototranzistor kombinuje svojstva fotodiode i svojstva pojačanja tranzistora (slika 4). Prisutnost optičkih i električnih ulaza u fototranzistoru u isto vrijeme omogućava stvaranje pristranosti potrebnog za rad u linearnom dijelu energetske karakteristike, kao i kompenzaciju vanjskih utjecaja. Da bi se detektovali mali signali, napon uzet iz fototranzistora mora biti pojačan. U ovom slučaju povećajte izlazni otpor naizmjenične struje uz minimalnu tamnu struju u kolektorskom krugu, stvarajući pozitivnu predrasudu na bazi.
Svetlosni vodiči. Između izvora i prijemnika svjetlosti u optokapleru je svjetlovod. Da bi se smanjili gubici refleksije sa interfejsa između LED diode i provodnog medija (optičko vlakno), potonji mora imati visok indeks loma. Takvi mediji se nazivaju imerzija. Materijal za uranjanje također mora imati dobro prianjanje na materijale izvora i prijemnika, osigurati dovoljno podudarnosti u pogledu koeficijenata ekspanzije, biti transparentan u radnom području itd. Najperspektivnije su olovna stakla sa indeksom prelamanja od 1,8-1,9 i stakla sa selenom sa indeksom prelamanja od 2,4-2,6. Slika 5 prikazuje poprečni presjek optokaplera u čvrstom stanju sa imerzionim svjetlovodom.
Tanke niti od stakla ili prozirne plastike koriste se kao svjetlosni vodiči u optoelektronici. Ovaj pravac se naziva optička vlakna. Vlakna su prekrivena svjetlosno izolacijskim materijalima i povezana u višežilne svjetlosne kablove. Oni obavljaju istu funkciju u odnosu na svjetlost kao metalne žice u odnosu na struju. Uz pomoć optičkih vlakana moguće je: izvršiti prijenos slike element po element u rezoluciji koja je određena promjerom optičkog vlakna (oko 1 mikron); proizvesti prostorne transformacije slike zbog mogućnosti savijanja i uvrtanja vlakana svjetlosnog vodiča; prenositi slike na velike udaljenosti itd. Na slici 6 prikazan je svjetlovod u obliku kabla od svjetlovodnih vlakana.
integrisana optika. Jedno od obećavajućih oblasti funkcionalne mikroelektronike je integrisana optika, koja obezbeđuje stvaranje superefikasnih sistema za prenos i obradu optičkih informacija. Područje istraživanja integrirane optike uključuje širenje, konverziju i pojačanje elektromagnetnog zračenja u optičkom opsegu u dielektričnim tankoslojnim valovodima i optičkim vlaknima. Glavni element integrirane optike je rasuti ili površinski optički mikrovalni vodič. Najjednostavniji simetrični volumetrijski optički mikrotalasni vodič je područje lokalizirano u jednoj ili dvije prostorne dimenzije s indeksom prelamanja većim od onog u okolnom optičkom mediju. Takvo optički gušće područje je nešto drugo od kanala ili nosećeg sloja dielektričnog talasovoda.
Sl.5. Presek poluprovodničkog optokaplera sa imerzionim svetlovodom: 1 – planarna difuzija; 2 - staklo selena; 3 – omski kontakti; 4 - difuziona mezastruktura; 5 – izvor svjetlosti; 6 - svjetlosni prijemnik.
Fig.6. Svjetlovod u obliku kabla od svjetlovodnih vlakana: 1 - izvor svjetlosti; 2 - prijemnik svjetla; 3 - svjetlosni kabel.
Primjer asimetričnog površinskog dielektričnog valovoda je tanak film optički prozirnog dielektrika ili poluvodiča s indeksom loma većim od optički prozirnog supstrata. Stepen lokalizacije elektromagnetnog polja, kao i omjer energetskih tokova koji se prenose duž nosećeg sloja i podloge, određeni su efektivnom poprečnom veličinom nosećeg sloja i razlikom indeksa prelamanja nosećeg sloja i podloge. supstrat na datoj frekvenciji zračenja. Relativno jednostavan i najprikladniji za čvrste optičke uređaje je optička traka mikrovalna vodilica, izrađena u obliku tankog dielektričnog filma (slika 7), nanesena na podlogu mikroelektroničkim metodama (na primjer, vakuumskim taloženjem). Koristeći masku, cijeli optički krugovi se mogu primijeniti na dielektričnu podlogu s visokim stupnjem tačnosti. Upotreba litografije elektronskim snopom osigurala je uspjeh u stvaranju kako pojedinačnih optičkih trakastih valovoda i optički spregnutih na određenoj dužini, tako i divergentnih valovoda, što je neophodno za stvaranje usmjerenih sprežnika i frekvencijsko-selektivnih filtera u integriranim optičkim sistemima. .
7. Mikrotalasni vodič optičke trake pravougaonog poprečnog preseka: 1 – podloga; 2 - dielektrični film.
Optoelektronska mikro kola. Na bazi optoelektronike razvijen je veliki broj mikro kola. Razmotrite neke optoelektronske mikro krugove koje proizvodi domaća industrija. U mikroelektronici se najčešće koriste optoelektronski mikro krugovi galvanske izolacije. To uključuje brze prekidače, analogne signalne prekidače, prekidače i analogne optoelektronske uređaje dizajnirane za upotrebu u sistemima za funkcionalnu obradu analognog signala.
Glavni element svakog optoelektronskog mikrokola je optospojnik (slika 8, a, b), koji se sastoji od izvora svjetlosti 1 upravljanog ulaznim signalom, imerzionog medija 2 optički spojenog na izvor svjetlosti i fotodetektora 3. Parametri optokaplera su konstantna struja otpora razdvajanja, omjer prijenosa struje (odnos fotostruje prijemnika i struje emitera), vrijeme prebacivanja i prolazni kapacitet.
Na osnovu optoelektronskih parova stvaraju se optoelektronska mikro kola za različite namene.
Fig.8. Šema i tehnološka izvedba optokaplera:
1 - izvor svjetlosti; 2 - medij za uranjanje; 3 - fotodetektor.
LITERATURA
1. Petrov K.S. Radio materijali, radio komponente i elektronika: Udžbenik za univerzitete. - Sankt Peterburg: Peter, 2003. - 512 str.
2. Opadchy Yu.F. itd. Analogna i digitalna elektronika: Udžbenik za univerzitete / Yu.F. Opadchy, O.P. Gludkin, A.I. Gurov; Ispod. ed. O.P. Gludkin. M.: Hot Line - Telekom, 2002. - 768 str.
3. Akimov N.N. itd. Otpornici, kondenzatori, transformatori, prigušnice, sklopni uređaji za REA: Priručnik / N.N. Akimov, E.P. Vaščukov, V.A. Prokhorenko, Yu.P. Khodorenok. Minsk: Bjelorusija, 2005. - 591 str.
Stranica 1
Optoelektronski uređaji su elementarna baza optoelektronike - relativno novo i obećavajuće područje elektronske tehnologije. Optoelektronika koristi optičke i elektronske pojave u supstancama, njihove međusobne veze, transformacije za prenos, obradu i skladištenje informacija.
Optoelektronski uređaji mogu raditi DC, a njihove ekstremno visoke frekvencije (107 - 108 Hz) u potpunosti su određene brzinom emitera i fotodetektora.
Optoelektronski uređaj je uređaj koji je osjetljiv na elektromagnetno zračenje u vidljivom, infracrvenom ili ultraljubičastom području spektra, ili uređaj koji emituje i pretvara nekoherentno ili koherentno zračenje u tim spektralnim područjima.
Optoelektronski uređaji, koji su jedna struktura koja se sastoji od emitera svjetlosti i fotodetektora, optički međusobno povezanih, nazivaju se optokapleri.
Optoelektronski uređaji čine posebnu grupu poluvodičkih uređaja; sastoje se od emitera i (ili) prijemnika elektromagnetnog zračenja u optičkom frekvencijskom opsegu. Emiter je obično element koji pretvara električnu energiju u energiju elektromagnetnog zračenja, a prijemnik je fotoosjetljivi element koji pretvara energiju elektromagnetskog zračenja u električnu energiju.
Optoelektronski uređaji su uređaji za čiji rad se koristi elektromagnetno zračenje optičkog opsega. Elementna baza moderne optoelektronike je prilično raznolika i uključuje sljedeće glavne grupe uređaja: optoemiteri - diode koje emituju svjetlost i laseri; prijemnici fotoelektričnog zračenja - fotootpornici i fotodetektori sa P - jV - nepexo - kućicom; uređaji za kontrolu zračenja - modulatori, deflektori itd.; uređaji za prikaz informacija - - indikatori; uređaji za električnu izolaciju - optokapleri; optički komunikacijski kanali i optički uređaji za pohranu podataka. Navedene grupe uređaja vrše generisanje, transformaciju, prenos i skladištenje informacija. Nosioci informacija u optoelektronici su električno neutralne čestice - fotoni, koji su neosjetljivi na utjecaj električnih i elektromagnetnih polja, međusobno ne djeluju i stvaraju jednosmjerni prijenos signala, što osigurava visoku otpornost na buku i galvansku izolaciju ulaznih i izlaznih kola. Optoelektronski uređaji primaju, pretvaraju i stvaraju zračenje u vidljivom, infracrvenom i ultraljubičastom području spektra.
Optoelektronski uređaji se koriste u automatizaciji za razdvajanje električnih kola.
Optoelektronski uređaji koji rade na principu promjene otpora pod djelovanjem energije zračenja nazivaju se fotootpornici. Oni rade na unutrašnjem fotoelektričnom efektu. Izražava se u činjenici da kvanti energije zračenja, prodirući u svjetlosno osjetljivi sloj poluvodiča, daju njegovim elektronima dodatnu energiju dovoljnu da odvoji elektrone od atoma tvari. To dovodi do povećanja slobodnih elektrona i smanjenja otpora poluvodiča. Na primjer, kada je kadmijum sulfid osvijetljen, broj fotoelektrona može biti deset hiljada puta veći od broja slobodnih elektrona u zamračenom stanju fotoosjetljivog sloja.
