Die moderne Wissenschaft entwickelt sich am aktivstenverschiedene Richtungen, um alle möglichen potenziell nützlichen Tätigkeitsbereiche abzudecken. Unter alledem sollten optoelektronische Geräte hervorgehoben werden, die sowohl bei der Datenübertragung als auch bei deren Speicherung oder Verarbeitung eingesetzt werden. Sie werden fast überall dort eingesetzt, wo eine mehr oder weniger komplexe Technik angewendet wird.
Was ist das?
Unter optoelektronischen Geräten, die auchAls Optokoppler bezeichnet, handelt es sich um spezielle Halbleiterbauelemente, die Strahlung senden und empfangen können. Diese Strukturelemente werden als Fotodetektor und Lichtemitter bezeichnet. Sie können verschiedene Optionen für die Kommunikation miteinander haben. Das Funktionsprinzip solcher Produkte basiert auf der Umwandlung von Elektrizität in Licht sowie der Umkehrung dieser Reaktion. Infolgedessen kann ein Gerät ein bestimmtes Signal senden, während das andere es empfängt und "entschlüsselt". Optoelektronische Geräte werden verwendet in:
- Kommunikationseinheiten von Geräten;
- Eingangskreise von Messgeräten;
- Hochspannungs- und Hochstromkreise;
- mächtige Thyristoren und Triacs;
- Relaisgeräte und so weiter.
Alle diese Produkte können in Abhängigkeit von ihren einzelnen Komponenten, ihrem Design oder anderen Faktoren in mehrere Grundgruppen eingeteilt werden. Mehr dazu weiter unten.
Emitter
Optoelektronische Geräte und Vorrichtungen sind mit Signalübertragungssystemen ausgestattet. Sie werden als Emittenten bezeichnet und je nach Typ sind die Produkte wie folgt unterteilt:
- Laser und LEDs. Solche Elemente gehören zu den vielseitigsten.Sie zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade, ein sehr enges Strahlspektrum (dieser Parameter wird auch als Quasi-Chromatizität bezeichnet), einen relativ großen Betriebsbereich, eine klare Strahlungsrichtung und eine sehr hohe Betriebsgeschwindigkeit aus. Geräte mit solchen Emittern arbeiten sehr lange und äußerst zuverlässig, unterscheiden sich in ihrer geringen Größe und zeigen sich auf dem Gebiet der mikroelektronischen Modelle gut.
- Elektrolumineszenzzellen. Ein solches Strukturelement zeigt sich nicht wirklichhohe Konvertierungsqualitätseinstellung und funktioniert nicht zu lange. Gleichzeitig sind die Geräte sehr schwer zu verwalten. Sie eignen sich jedoch am besten für Fotowiderstände und können zur Erzeugung multifunktionaler Strukturen mit mehreren Elementen verwendet werden. Trotzdem werden Emittenten dieses Typs aufgrund ihrer Mängel nur noch selten eingesetzt, nur wenn auf sie wirklich nicht verzichtet werden kann.
- Neonlampen. Die Lichtleistung dieser Modelle ist relativ gering, sie halten Schäden nicht gut stand und halten nicht lange. Sie sind groß. Sie werden bei bestimmten Gerätetypen äußerst selten verwendet.
- Glühlampen. Solche Emitter werden nur in Widerstandsgeräten und nirgendwo anders verwendet.
Daher sind LED- und Lasermodelle für fast alle Tätigkeitsbereiche optimal, und nur in einigen Bereichen, in denen dies nicht möglich ist, werden andere Optionen verwendet.
Fotodetektor
Optoelektronische Bauelemente werden auch nach dem Typ dieses Teils der Struktur klassifiziert. Verschiedene Arten von Produkten können als Empfangselement verwendet werden.
- Fotothyristoren, Transistoren und Dioden. Alle von ihnen gehören zu universellen Geräten,in der Lage, mit einem offenen Typübergang zu arbeiten. Meistens basiert das Design auf Silizium und aus diesem Grund erhalten Produkte einen ziemlich breiten Empfindlichkeitsbereich.
- Fotowiderstände. Dies ist die einzige Alternative, die HauptalternativeDer Vorteil davon ist, dass sich die Eigenschaften auf sehr komplexe Weise ändern. Dies hilft bei der Implementierung aller Arten von mathematischen Modellen. Leider sind es die Fotowiderstände, die träge sind, was den Anwendungsbereich erheblich einschränkt.
Der Strahlempfang ist eines der grundlegendsten Elementeein solches Gerät. Erst nachdem es empfangen werden kann, beginnt die weitere Verarbeitung, und es ist unmöglich, wenn die Qualität der Verbindung nicht hoch genug ist. Infolgedessen wird dem Design des Fotodetektors große Aufmerksamkeit gewidmet.
Optischer Kanal
Die Designmerkmale von Produkten können gut seinzeigen das verwendete Notationssystem für photoelektronische und optoelektronische Geräte. Dies gilt auch für den Datenübertragungskanal. Es gibt drei Hauptoptionen:
- Länglicher Kanal. Der Fotodetektor in diesem Modell ist weit genug entfernteine ernsthafte Entfernung vom optischen Kanal, die einen speziellen Lichtleiter bildet. Diese Entwurfsoption wird in Computernetzwerken aktiv für die aktive Datenübertragung verwendet.
- Geschlossener Kanal. Diese Art der Konstruktion verwendet eine spezielleSchutz. Es schützt den Kanal perfekt vor äußeren Einflüssen. Es werden Modelle für galvanische Trennsysteme verwendet. Dies ist eine ziemlich neue und vielversprechende Technologie, die jetzt kontinuierlich verbessert wird und nach und nach elektromagnetische Relais ersetzt.
- Kanal öffnen. Diese Konstruktion impliziert das Vorhandensein eines Luftspalts zwischen dem Fotodetektor und dem Emitter. Modelle werden in Diagnosesystemen oder verschiedenen Sensoren verwendet.
Spektralbereich
In Bezug auf diesen Indikator können alle Arten von optoelektronischen Bauelementen in zwei Typen unterteilt werden:
- Nahe Reichweite. Die Wellenlänge liegt in diesem Fall im Bereich von 0,8 bis 1,2 Mikrometer. Am häufigsten wird ein solches System in Geräten verwendet, die einen offenen Kanal verwenden.
- Ferne Reichweite. Hier beträgt die Wellenlänge bereits 0,4-0,75 Mikrometer. Es wird in den meisten anderen Produkten dieses Typs verwendet.
Bau
Nach diesem Indikator werden optoelektronische Bauelemente in drei Gruppen eingeteilt:
- Besonderes. Dies umfasst Geräte, die mit mehreren Emittern und Fotodetektoren ausgestattet sind, Sensoren für Anwesenheit, Position, Rauch usw.
- Integral. In solchen Modellen werden zusätzlich spezielle Logikschaltungen, Komparatoren, Verstärker und andere Geräte verwendet. Ihre Ausgänge und Eingänge sind unter anderem galvanisch getrennt.
- Grundstufe. Dies ist die einfachste Version von Produkten, in denenEmpfänger und Sender sind nur in einer Kopie vorhanden. Sie können sowohl Thyristor als auch Transistor, Diode, Widerstand und im Allgemeinen alle anderen sein.
Alle drei Gruppen können in den Geräten verwendet werdenoder jeweils einzeln. Strukturelemente spielen eine wesentliche Rolle und wirken sich direkt auf die Funktionalität des Produkts aus. Gleichzeitig können hochentwickelte Geräte gegebenenfalls die einfachsten elementaren Sorten verwenden. Das Gegenteil ist aber auch der Fall.
Optoelektronische Geräte und ihre Anwendungen
Unter dem Gesichtspunkt der Gerätenutzung können sie alle in 4 Kategorien unterteilt werden:
- Integrierte Schaltkreise. Sie werden in einer Vielzahl von Geräten eingesetzt.Das Prinzip wird zwischen verschiedenen Strukturelementen unter Verwendung getrennter Teile angewendet, die voneinander isoliert sind. Dies verhindert, dass die Komponenten auf eine andere als die vom Entwickler bereitgestellte Weise interagieren.
- Isolierung. In diesem Fall werden spezielle optische Widerstandspaare verwendet, deren Dioden-, Thyristor- oder Transistorversionen und so weiter.
- Transformation. Dies ist einer der häufigsten Anwendungsfälle. Darin wird der Strom in Licht umgewandelt und auf diese Weise angelegt. Ein einfaches Beispiel sind alle Arten von Lampen.
- Reverse Transformation. Dies ist bereits eine völlig entgegengesetzte Option, bei der Licht in Strom umgewandelt wird. Wird verwendet, um alle Arten von Empfängern zu erstellen.
In der Tat ist es praktisch schwer vorstellbarJedes Gerät, das mit Strom betrieben wird und keine optoelektronischen Komponenten aufweist. Sie können in geringer Anzahl präsentiert werden, sind aber weiterhin vorhanden.
Ergebnisse
Alle optoelektronischen Bauelemente, Thyristoren, Dioden,Halbleiterbauelemente sind Strukturelemente verschiedener Arten von Geräten. Sie ermöglichen es einer Person, Licht zu empfangen, Informationen zu übertragen, zu verarbeiten oder sogar zu speichern.
