Mūsdienu zinātne aktīvi attīstās visvairākdažādos virzienos, cenšoties aptvert visas iespējamās potenciāli noderīgās darbības jomas. To visu vidū ir jāizceļ optoelektroniskās ierīces, kuras tiek izmantotas gan datu pārraides procesā, gan to uzglabāšanā vai apstrādē. Tos izmanto gandrīz visur, kur tiek izmantota vairāk vai mazāk sarežģīta tehnika.
Kas tas ir?
Zem optoelektroniskajām ierīcēm, kuras arīpazīstami kā optocouplers, tie nozīmē īpašas pusvadītāju tipa ierīces, kas spēj raidīt un uztvert starojumu. Šos konstrukcijas elementus sauc par fotodetektoru un gaismas izstarotāju. Viņiem var būt dažādas iespējas saziņai vienam ar otru. Šādu izstrādājumu darbības princips ir balstīts uz elektrības pārvēršanu gaismā, kā arī šīs reakcijas apgriezto. Tā rezultātā viena ierīce var nosūtīt noteiktu signālu, bet otra to saņem un "atšifrē". Optoelektroniskās ierīces izmanto:
- iekārtu sakaru vienības;
- mērierīču ieejas ķēdes;
- augstsprieguma un lielas strāvas ķēdes;
- jaudīgi tiristori un triaki;
- releja ierīces un tā tālāk.
Visus šādus produktus var iedalīt vairākās pamatgrupās atkarībā no to individuālajām sastāvdaļām, dizaina vai citiem faktoriem. Vairāk par to zemāk.
Emiters
Optoelektroniskās ierīces un ierīces ir aprīkotas ar signālu pārraides sistēmām. Tos sauc par emitētājiem, un atkarībā no veida produkti tiek sadalīti šādi:
- Lāzers un gaismas diodes. Šādi elementi ir vieni no daudzpusīgākajiem.Tiem ir raksturīgi augsti efektivitātes rādītāji, ļoti šaurs staru spektrs (šo parametru sauc arī par kvazihromatiskumu), diezgan plašs darbības diapazons, skaidra starojuma virziena saglabāšana un ļoti liels darbības ātrums. Ierīces ar šādiem emitētājiem darbojas ļoti ilgi un ārkārtīgi uzticami, atšķiras ar savu mazo izmēru un lieliski parāda sevi mikroelektronisko modeļu jomā.
- Elektroluminiscējošās šūnas. Tāds konstrukcijas elements īsti neparādāsaugsts konversijas kvalitātes iestatījums un nedarbojas pārāk ilgi. Tajā pašā laikā ierīces ir ļoti grūti pārvaldīt. Tomēr tie ir vislabāk piemēroti fotorezistoriem, un tos var izmantot, lai izveidotu daudzelementu, daudzfunkcionālas struktūras. Tomēr to nepilnību dēļ tagad šāda veida izstarotājus izmanto diezgan reti, tikai tad, kad no tiem patiešām nevar iztikt.
- Neona lampas. Šo modeļu gaismas jauda ir salīdzinoši zema, un tie labi neiztur bojājumus un nav ilgi kalpojuši. Tās ir liela izmēra. Tie tiek izmantoti ārkārtīgi reti, dažu veidu ierīcēs.
- Kvēlspuldzes. Šādus emitētājus izmanto tikai rezistoru iekārtās un nekur citur.
Rezultātā LED un lāzera modeļi ir optimāli gandrīz visām darbības jomām, un tikai dažās jomās, kur citādi nav iespējams, tiek izmantotas citas iespējas.
Fotodetektors
Optoelektroniskās ierīces tiek klasificētas arī pēc šīs konstrukcijas daļas veida. Kā uztveršanas elementu var izmantot dažāda veida produktus.
- Foto tiristori, tranzistori un diodes. Tās visas pieder pie universālajām ierīcēm,spēj strādāt ar atvērtā tipa pāreju. Visbiežāk dizains ir balstīts uz silīciju, un tāpēc produkti saņem diezgan plašu jutības diapazonu.
- Fotorezistori. Šī ir vienīgā alternatīva, galvenākuras priekšrocība ir īpašību maiņa ļoti sarežģītā veidā. Tas palīdz īstenot visu veidu matemātiskos modeļus. Diemžēl tieši fotorezistori ir inerciālie, kas būtiski sašaurina to pielietojuma jomu.
Staru uztveršana ir viens no visvienkāršākajiem elementiemjebkura šāda ierīce. Tikai pēc tam, kad to var saņemt, sākas tālāka apstrāde, un tā būs neiespējama, ja savienojuma kvalitāte nebūs pietiekami augsta. Rezultātā liela uzmanība tiek pievērsta fotodetektora dizainam.
Optiskais kanāls
Produktu dizaina īpašības var būt labasparādīt izmantoto apzīmējumu sistēmu fotoelektroniskajām un optoelektroniskajām ierīcēm. Tas attiecas arī uz datu pārraides kanālu. Ir trīs galvenās iespējas:
- Pagarināts kanāls. Fotodetektors šādā modelī ir pietiekami attālinātsnopietnā attālumā no optiskā kanāla, veidojot īpašu gaismas vadu. Tieši šī dizaina iespēja tiek aktīvi izmantota datortīklos aktīvai datu pārraidei.
- Slēgts kanāls. Šāda veida konstrukcijā tiek izmantots īpašsaizsardzību. Tas lieliski aizsargā kanālu no ārējām ietekmēm. Tiek izmantoti galvaniskās izolācijas sistēmas modeļi. Šī ir diezgan jauna un daudzsološa tehnoloģija, kas tagad tiek nepārtraukti pilnveidota un pakāpeniski nomaina elektromagnētiskos relejus.
- Atvērt kanālu. Šis dizains nozīmē gaisa spraugas esamību starp fotodetektoru un emitētāju. Modeļi tiek izmantoti diagnostikas sistēmās vai dažādos sensoros.
Spektrālais diapazons
Pēc šī indikatora visu veidu optoelektroniskās ierīces var iedalīt divos veidos:
- Tuvs diapazons. Viļņa garums šajā gadījumā svārstās no 0,8 līdz 1,2 mikroniem. Visbiežāk šāda sistēma tiek izmantota ierīcēs, kas izmanto atvērtu kanālu.
- Tāls diapazons. Šeit viļņa garums jau ir 0,4-0,75 mikroni. To izmanto lielākajā daļā citu šāda veida produktu veidu.
Būvniecība
Šim indikatoram optoelektroniskās ierīces iedala trīs grupās:
- Īpašais. Tas ietver ierīces, kas aprīkotas ar vairākiem izstarotājiem un fotodetektoriem, klātbūtnes, atrašanās vietas, dūmu un tā tālāk sensoriem.
- Integrāls. Šādos modeļos papildus tiek izmantotas īpašas loģiskās shēmas, komparatori, pastiprinātāji un citas ierīces. Cita starpā to izejas un ieejas ir galvaniski izolētas.
- Elementāri. Šī ir vienkāršākā produktu versija, kurāuztvērējs un izstarotājs ir tikai vienā eksemplārā. Tie var būt gan tiristori, gan tranzistori, diodes, pretestības un kopumā jebkuri citi.
Ierīcēs var izmantot visas trīs grupasvai katrs atsevišķi. Strukturāliem elementiem ir būtiska loma un tie tieši ietekmē produkta funkcionalitāti. Tajā pašā laikā sarežģītā iekārtā vajadzības gadījumā var izmantot visvienkāršākās, elementārās šķirnes. Bet ir arī otrādi.
Optoelektroniskās ierīces un to pielietojumi
No ierīču lietošanas viedokļa tās visas var iedalīt 4 kategorijās:
- Integrētās shēmas. Tos izmanto visdažādākajās ierīcēs.Princips tiek izmantots starp dažādiem konstrukcijas elementiem, izmantojot atsevišķas daļas, kas ir izolētas viena no otras. Tas novērš komponentu mijiedarbību jebkādā citā veidā, izņemot to, ko nodrošina izstrādātājs.
- Izolācija. Šajā gadījumā tiek izmantoti speciāli optisko rezistoru pāri, to diodes, tiristoru vai tranzistoru veidi utt.
- Transformācija. Šis ir viens no visizplatītākajiem lietošanas gadījumiem. Tajā strāva tiek pārveidota gaismā un tiek pielietota šādā veidā. Vienkāršs piemērs ir visu veidu lampas.
- Reversā transformācija. Tas jau ir pilnīgi pretējs variants, kurā tieši gaisma tiek pārveidota par strāvu. Izmanto, lai izveidotu visu veidu uztvērējus.
Patiesībā to ir grūti iedomāties praktiskijebkura ierīce, kas darbojas ar elektrību un kurai trūkst kaut kādu optoelektronisko komponentu. Tie var būt uzrādīti nelielā skaitā, taču tie joprojām būs klāt.
Rezultāti
Visas optoelektroniskās ierīces, tiristori, diodes,pusvadītāju ierīces ir dažāda veida iekārtu konstrukcijas elementi. Tie ļauj cilvēkam uztvert gaismu, pārraidīt informāciju, apstrādāt vai pat uzglabāt to.
