Қазіргі ғылым әртүрлі бағыттар бойынша белсенді дамып, қызметтің барлық ықтимал пайдалы салаларын қамтуға тырысады. Осының барлығынан оптоэлектронды құрылғыларды бөліп көрсету керек, олар деректерді беру процесінде де, оларды сақтау немесе өңдеуде де қолданылады. Олар азды-көпті күрделі технология қолданылатын барлық жерде дерлік қолданылады.
Бұл не?
Оптоэлектронды құрылғылар, сондай-ақ оптикалық қосқыштар ретінде белгілі, сәулеленуді жіберуге және қабылдауға қабілетті жартылай өткізгіш типті арнайы құрылғылар. Бұл құрылымдық элементтер фотодетектор және жарық шығарғыш деп аталады. Олардың бір-бірімен байланысуының әртүрлі нұсқалары болуы мүмкін. Мұндай өнімдердің жұмыс істеу принципі электр энергиясын жарыққа айналдыруға, сондай-ақ бұл реакцияның кері әсеріне негізделген. Нәтижесінде бір құрылғы белгілі бір сигналды жібере алады, ал екіншісі оны қабылдайды және «шифрын шешеді». Оптоэлектронды құрылғылар келесіде қолданылады:
- жабдықтың байланыс блоктары;
- өлшеу құрылғыларының кіріс тізбектері;
- жоғары кернеу және жоғары ток тізбектері;
- қуатты тиристорлар мен триактар;
- релелік құрылғылар және т.бкелесі.
Мұндай өнімдердің барлығын жеке құрамдас бөліктеріне, дизайнына немесе басқа факторларға байланысты бірнеше негізгі топтарға жіктеуге болады. Бұл туралы толығырақ төменде.
Эмитер
Оптоэлектрондық құрылғылар мен құрылғылар сигнал беру жүйелерімен жабдықталған. Олар эмитенттер деп аталады және түріне қарай өнімдер келесідей бөлінеді:
- Лазер және жарықдиодты шамдар. Мұндай элементтер ең әмбебап болып табылады. Олар жоғары тиімділікпен, өте тар сәулелік спектрімен (бұл параметр квази-хроматикалық деп те аталады), сәулеленудің айқын бағытын және өте жоғары жылдамдықты сақтай отырып, жеткілікті кең ауқымды жұмысымен сипатталады. Мұндай эмитенттері бар құрылғылар өте ұзақ уақыт жұмыс істейді және өте сенімді, олардың өлшемдері шағын және микроэлектрондық модельдер саласында жақсы жұмыс істейді.
- Электролюминесцентті жасушалар. Мұндай дизайн элементі түрлендіру сапасының өте жоғары емес параметрін көрсетеді және тым ұзақ жұмыс істемейді. Сонымен қатар құрылғыларды басқару өте қиын. Дегенмен, олар фоторезисторлар үшін ең қолайлы және көп элементті, көп функциялы құрылымдарды жасау үшін пайдаланылуы мүмкін. Соған қарамастан, олардың кемшіліктеріне байланысты, қазір бұл түрдегі эмитенттер өте сирек пайдаланылады, тек олардан шынымен бас тарту мүмкін болмаған кезде ғана.
- Неон шамдары. Бұл модельдердің жарық шығаруы салыстырмалы түрде төмен, сонымен қатар олар зақымдануға жақсы төтеп бермейді және ұзаққа созылмайды. Үлкен өлшемдерде ерекшеленеді. Олар құрылғылардың белгілі бір түрлерінде өте сирек пайдаланылады.
- Қыздыру шамдары. Мұндай сәуле шығарғыштар тек резисторлық жабдықта ғана қолданылады және басқа еш жерде емес.
Нәтижесінде жарық диодты және лазерлік модельдер іс-әрекеттің барлық дерлік салаларына оңтайлы сай келеді және тек басқаша істеу мүмкін емес кейбір аймақтарда басқа опциялар қолданылады.
Фотодетектор
Оптоэлектрондық құрылғылардың классификациясы да конструкцияның осы бөлігінің түріне сәйкес жасалған. Қабылдаушы элемент ретінде өнімдердің әртүрлі түрлерін пайдалануға болады.
- Фототиристорлар, транзисторлар және диодтар. Олардың барлығы ашық түрдегі ауысумен жұмыс істеуге қабілетті әмбебап құрылғыларға жатады. Көбінесе дизайн кремнийге негізделген, сондықтан өнімдер сезімталдықтың жеткілікті кең ауқымын алады.
- Фоторезисторлар. Бұл қасиеттерді өте күрделі түрде өзгертудің басты артықшылығы бар жалғыз балама. Бұл математикалық модельдердің барлық түрлерін жүзеге асыруға көмектеседі. Өкінішке орай, бұл инерциялық фоторезисторлар, бұл олардың қолдану аясын айтарлықтай тарылтады.
Сәулені қабылдау кез келген осындай құрылғының ең негізгі элементтерінің бірі болып табылады. Тек оны қабылдау мүмкін болғаннан кейін, одан әрі өңдеу басталады және байланыс сапасы жеткілікті жоғары болмаса, мүмкін болмайды. Нәтижесінде фотодетектордың дизайнына үлкен көңіл бөлінеді.
Оптикалық арна
Өнімдердің дизайн ерекшеліктерін фотоэлектрондық және оптоэлектрондық құрылғылар үшін қолданылатын белгілеу жүйесі жақсы көрсетуі мүмкін. Бұл деректерді беру арнасына да қатысты. Үш негізгі опция бар:
- Ұзартылған арна. Мұндай модельдегі фотодетектор арнайы жарық бағыттағышын құра отырып, оптикалық арнадан жеткілікті қашықтықта орналасқан. Дәл осы дизайн опциясы белсенді деректерді беру үшін компьютерлік желілерде белсенді қолданылады.
- Жабық арна. Құрылыстың бұл түрі арнайы қорғанысты пайдаланады. Ол арнаны сыртқы әсерлерден тамаша қорғайды. Гальваникалық оқшаулау жүйесінің үлгілері қолданылады. Бұл қазіргі уақытта үздіксіз жетілдірілуде және электромагниттік релелерді біртіндеп алмастыратын өте жаңа және перспективалы технология.
- Арнаны ашыңыз. Бұл дизайн фотодетектор мен эмитент арасында ауа саңылауының болуын білдіреді. Модельдер диагностикалық жүйелерде немесе әртүрлі сенсорларда қолданылады.
Спектрлік диапазон
Осы көрсеткіш тұрғысынан оптоэлектрондық құрылғылардың барлық түрлерін екі түрге бөлуге болады:
- Ауқымға жақын. Бұл жағдайда толқын ұзындығы 0,8-1,2 микрон аралығында болады. Көбінесе мұндай жүйе ашық арнаны пайдаланатын құрылғыларда қолданылады.
- Ұзақ қашықтық. Мұнда толқын ұзындығы қазірдің өзінде 0,4-0,75 микрон. Осы түрдегі басқа өнімдердің көптеген түрлерінде пайдаланылады.
Дизайн
Осы көрсеткішке сәйкес оптоэлектронды құрылғылар үш топқа бөлінеді:
- Арнайы. Бұған бірнеше эмитенттермен және фотодетекторлармен жабдықталған құрылғылар, бар болу, орналасу, түтін және т.б. үшін сенсорлар кіреді.
- Интеграл. Мұндай модельдерде арнайы логикалық схемалар, компараторлар, күшейткіштер және басқа құрылғылар қосымша қолданылады. Басқа нәрселермен қатар, олардың шығыстары мен кірістері гальваникалық оқшауланған.
- Бастауыш. Бұл қабылдағыш пен эмитент тек бір көшірмеде болатын өнімдердің ең қарапайым нұсқасы. Олар тиристор және транзистор, диод, резистивті және жалпы кез келген басқа болуы мүмкін.
Барлық үш топты немесе әрқайсысын бөлек құрылғыларда пайдалануға болады. Құрылымдық элементтер маңызды рөл атқарады және өнімнің функционалдығына тікелей әсер етеді. Сонымен қатар, күрделі жабдық, егер ол орынды болса, ең қарапайым, қарапайым сорттарды да пайдалана алады. Бірақ керісінше де дұрыс.
Оптоэлектрондық құрылғылар және олардың қолданбалары
Құрылғыларды пайдалану тұрғысынан олардың барлығын 4 санатқа бөлуге болады:
- Интегралды схемалар. Әртүрлі құрылғыларда қолданылады. Бұл принцип бір-бірінен оқшауланған бөлек бөліктерді пайдалана отырып, әртүрлі құрылымдық элементтер арасында қолданылады. Бұл құрамдастардың басқа жолмен өзара әрекеттесуіне жол бермейдіәзірлеуші ұсынған.
- Оқшаулау. Бұл жағдайда арнайы оптикалық резистор жұптары пайдаланылады, олардың диодтары, тиристорлық немесе транзисторлық сорттары және т.б.
- Трансформация. Бұл ең көп қолданылатын жағдайлардың бірі. Онда ток жарыққа айналады және осылайша қолданылады. Қарапайым мысал - шамдардың барлық түрі.
- Кері түрлендіру. Бұл толығымен қарама-қарсы нұсқа, онда ол токқа айналатын жарық. Ресиверлердің барлық түрлерін жасау үшін пайдаланылады.
Шын мәнінде, электр қуатымен жұмыс істейтін және оптоэлектрондық компоненттердің қандай да бір түрі жоқ дерлік кез келген құрылғыны елестету қиын. Олар аз мөлшерде ұсынылуы мүмкін, бірақ олар әлі де болады.
Нәтижелер
Барлық оптоэлектрондық құрылғылар, тиристорлар, диодтар, жартылай өткізгіш құрылғылар әртүрлі типтегі жабдықтардың құрылымдық элементтері болып табылады. Олар адамға жарықты қабылдауға, ақпаратты жіберуге, өңдеуге немесе тіпті сақтауға мүмкіндік береді.
