Optoelektronske naprave: opis, klasifikacija, uporaba in tipi

Sodobna znanost se aktivno razvija v različnih smereh in poskuša pokriti vsa možna potencialno uporabna področja dejavnosti. Med vsem tem je treba izolirati optoelektronske naprave, ki se uporabljajo tako v procesu prenosa podatkov kot tudi njihovega shranjevanja ali obdelave. Uporabljajo se skoraj povsod, kjer se uporablja bolj ali manj sofisticirana tehnologija.

Kaj je to?

Optoelektronske naprave, znane tudi kot optični zvočniki, razumejo posebne polprevodniške naprave, ki so sposobne pošiljati in sprejemati sevanja. Ti elementi konstrukcije imenujemo fotodetektor in svetlobni oddajnik. Imajo lahko različne možnosti za komunikacijo med seboj. Načelo delovanja takšnih izdelkov temelji na preoblikovanju električne energije v svetlobo in na obratno reakcijo. Posledično lahko ena naprava pošlje določen signal, druga pa sprejme in "dešifrira". Optoelektronske naprave se uporabljajo v:

• komunikacijske enote opreme;
• vhodna vezja merilnih naprav;
• visokonapetostna in visokonapetostna vezja;
• močni tiristorji in triaki;
• relejne naprave in tako naprej.

Vsi ti izdelki se lahko razvrstijo v več osnovnih skupin, odvisno od posameznih komponent, dizajna ali drugih dejavnikov. O tem spodaj.

Emiter

Optoelektronske naprave in naprave so opremljene s sistemi za prenos signala. Imenujejo se radiatorji in, odvisno od vrste, so izdelki razdeljeni na naslednji način:

• Laserske in svetleče diode. Takšni elementi so med najbolj univerzalno. Za njih je značilna visoka učinkovitost, zelo ozek spektrum (ta parameter je znan tudi kot kvazi-kromatičen), dovolj širok obseg delovanja, vzdrževanje jasne smeri sevanja in zelo visoka hitrost delovanja. Naprave s podobnimi radiatorji delujejo zelo dolgo in izjemno zanesljivo, se razlikujejo po majhnih velikostih in se popolnoma prikazujejo na področju mikroelektronskih modelov.
• Elektroluminiscenčne celice. Tak konstrukcijski element ne kaže posebej visoke kakovosti pretvorbe in ne deluje predolgo. V tem primeru je naprave težko upravljati. Vendar so najbolj primerni za fotorezistorje in se lahko uporabljajo za ustvarjanje več-elementnih, večfunkcionalnih struktur. Kljub temu pa se zaradi svojih pomanjkljivosti sedaj uporabljajo tovrstni radiatorji zelo redko, le če jih dejansko ni mogoče odpustiti.
• Neonske svetilke. Vračanje svetlobe teh modelov je relativno nizko in ne prenesejo poškodb in ne delujejo dolgo. Razlikujejo se v velikih velikostih. Uporabljajo se zelo redko, v nekaterih vrstah instrumentov.
• Svetilke žarnice. Takšni radiatorji se uporabljajo samo v upori in nikjer drugje.

Zato so LED in laserski modeli optimalno primerni za skoraj vsa področja dejavnosti in le na nekaterih področjih, kjer je drugače nemogoče, se uporabljajo druge možnosti.

Fotodetektor

Razvrstitev optoelektronskih naprav se prav tako izvaja glede na vrsto tega dela zasnove. Kot sprejemni element lahko uporabimo različne vrste izdelkov.

• Vse se nanašajo na univerzalne naprave, ki lahko delujejo s prehodom na odprto vrsto. Najpogosteje je silicija osnova za načrtovanje, zato izdelki dobijo precej široko paleto občutljivosti.
• To je edina alternativa, katere glavna prednost je spremeniti lastnosti na zelo zapleten način. To pomaga pri uresničevanju vseh možnih matematičnih modelov. Na žalost so fotoresistorji inertni, kar bistveno zmanjša obseg njihove uporabe.

Sprejem žarkov je eden od najbolj osnovnih elementov take naprave. Šele po prejemu se začne nadaljnja obdelava in ne bo mogoče, če kakovost povezave ni dovolj visoka. Zato je velika pozornost namenjena oblikovanju fotodetektorja.

Optični kanal

Značilnosti oblikovanja izdelkov so dobro prikazane z uporabo sistema označb za fotoelektronske in optoelektronske naprave. Vključno s tem velja za kanal za prenos podatkov. Obstajajo tri glavne možnosti:

• Podolgovati kanal. Fotodetektor v takem modelu je oddaljen od dovolj resne razdalje od optičnega kanala, ki tvori poseben svetlobni vod. Ta različica modela, ki se aktivno uporablja v računalniških omrežjih za aktiven prenos podatkov.
• Zaprti kanal. Ta vrsta gradnje uporablja posebno zaščito. Odlično ščiti kanal pred zunanjimi vplivi. Modeli se uporabljajo za galvanski izolacijski sistem. To je precej nova in obetavna tehnologija, ki se stalno izboljšuje in postopoma nadomešča elektromagnetne releje.
• Odprti kanal. Ta zasnova vključuje zračno režo med fotodetektorjem in radiatorjem. Modeli se uporabljajo v diagnostičnih sistemih ali različnih senzorjih.

Spektralno območje

S stališča tega indikatorja lahko vse vrste optoelektronskih naprav razdelimo na dve vrsti:

• Srednji razpon. Valovna dolžina se v tem primeru giblje od 0,8 do 1,2 μm. Najpogosteje se ta sistem uporablja v napravah, ki uporabljajo odprt kanal.
• Daleč razpon. Tu je valovna dolžina že 0,4-0,75 μm. Uporablja se pri večini vrst drugih izdelkov te vrste.

Gradbeništvo

Po tem indikatorju so optoelektronske naprave razdeljene v tri skupine:

• Posebno. To vključuje naprave, opremljene z več radiatorji in fotodetektorji, senzorji prisotnosti, položaj, dim itd.
• Integral. V takih modelih se dodatno uporabljajo logična vezja, komparatorji, ojačevalniki in druge naprave. Izhodi in vhodi med njimi so galvansko ločeni od njih.
• Elementarno. To je najpreprostejša različica izdelkov, v katerih sta sprejemnik in radiator prisotna samo v eni kopiji. Lahko so tiristor in tranzistor, dioda, uporovni in na splošno katerikoli drugi.

Instrumente lahko uporabljajo vse tri skupine ali posamično. Konstruktivni elementi igrajo pomembno vlogo in neposredno vplivajo na funkcionalnost izdelka. Hkrati lahko zapletena oprema uporablja najpreprostejše, osnovne elemente, če je to primerno. Toda obratno je tudi res.

Optoelektronske naprave in njihova uporaba

Z vidika uporabe naprav jih lahko razdelimo v štiri kategorije:

• Integrirana vezja. Uporablja se v različnih napravah. Načelo se uporablja med različnimi elementi konstrukcije s pomočjo ločenih delov, ki so ločeni drug od drugega. To preprečuje, da bi komponente komunicirale na kakršen koli način, razen tistih, ki jih zagotovi razvijalec.
• Izolacija. V tem primeru se uporabljajo posebni optični upori, njihove diode, tiristor ali tranzistor in tako naprej.
• Pretvorba. To je ena najpogostejših uporab. V njem se tok pretvori v svetlobo in se uporablja na ta način. Preprost primer je vse vrste svetilk.
• Inverse transformacija. To je povsem nasprotna različica, v kateri se svetloba pretvori v tok. Uporablja se za ustvarjanje vseh vrst sprejemnikov.

Dejansko je težko predstavljati skoraj vsako napravo, ki deluje na električni napravi in ​​je brez kakršne koli različice optoelektronskih komponent. Lahko jih predstavimo v majhnem številu, vendar bodo še vedno prisotni.

Rezultati

Vse optoelektronske naprave, tiristorji, diode, polprevodniške naprave so strukturni elementi različnih vrst opreme. Omogočajo osebi, da sprejema svetlobo, prenaša informacije, obdeluje ali celo shrani.