Sodobna znanost se aktivno razvija v različnih smereh in poskuša zajeti vsa možna potencialno uporabna področja delovanja. Med vsem tem je treba izpostaviti optoelektronske naprave, ki se uporabljajo tako v procesu prenosa podatkov kot pri njihovem shranjevanju oziroma obdelavi. Uporabljajo se skoraj povsod, kjer se uporablja bolj ali manj sofisticirana tehnologija.
Kaj je to?
Optoelektronske naprave, znane tudi kot optični sklopniki, so posebne naprave polprevodniškega tipa, ki lahko pošiljajo in sprejemajo sevanje. Ti strukturni elementi se imenujejo fotodetektor in oddajnik svetlobe. Lahko imajo različne možnosti za komunikacijo med seboj. Načelo delovanja takšnih izdelkov temelji na pretvorbi električne energije v svetlobo, pa tudi na obratni te reakcije. Posledično lahko ena naprava pošlje določen signal, druga pa ga sprejme in "dešifrira". Optoelektronske naprave se uporabljajo v:
- komunikacijske enote opreme;
- vhodna vezja merilnih naprav;
- visokonapetostna in visokotokovna vezja;
- zmogljivi tiristorji in triaki;
- relejne naprave in tako naprejnaslednji.
Vse tovrstne izdelke lahko razvrstimo v več osnovnih skupin, odvisno od njihovih posameznih komponent, dizajna ali drugih dejavnikov. Več o tem spodaj.
Emiter
Optoelektronske naprave in naprave so opremljene s sistemi za prenos signala. Imenujejo se oddajniki in, odvisno od vrste, so izdelki razdeljeni na naslednji način:
- Laser in LED. Takšni elementi so med najbolj vsestranskimi. Zanje je značilna visoka učinkovitost, zelo ozek spekter žarka (ta parameter je znan tudi kot kvazikromatičnost), dokaj širok razpon delovanja, ohranjanje jasne smeri sevanja in zelo visoka hitrost. Naprave s takšnimi oddajniki delujejo zelo dolgo in so izjemno zanesljive, majhne so in se dobro obnesejo na področju mikroelektronskih modelov.
- Elektroluminiscenčne celice. Tak element oblikovanja kaže ne zelo visok parameter kakovosti pretvorbe in ne deluje predolgo. Hkrati je z napravami zelo težko upravljati. Vendar pa so najbolj primerni za fotoupore in se lahko uporabljajo za ustvarjanje večelementnih, večnamenskih struktur. Kljub temu se zaradi svojih pomanjkljivosti zdaj tovrstni oddajniki uporabljajo precej redko, le takrat, ko se jim res ni mogoče znebiti.
- Neonske svetilke. Svetlobna moč teh modelov je relativno nizka, poleg tega pa slabo prenesejo poškodbe in ne trajajo dolgo. Razlikujejo se po velikih velikostih. Uporabljajo se izjemno redko, v določenih vrstah naprav.
- Žarnice z žarilno nitko. Takšni oddajniki se uporabljajo samo v uporni opremi in nikjer drugje.
Zato so LED in laserski modeli optimalno primerni za skoraj vsa področja dejavnosti, le na nekaterih področjih, kjer ni mogoče drugače, pa se uporabljajo druge možnosti.
fotodetektor
Razvrstitev optoelektronskih naprav je narejena tudi glede na vrsto tega dela zasnove. Kot sprejemni element lahko uporabite različne vrste izdelkov.
- Fototiristorji, tranzistorji in diode. Vsi spadajo med univerzalne naprave, ki lahko delujejo s prehodom odprtega tipa. Najpogosteje zasnova temelji na siliciju in zaradi tega izdelki dobijo precej širok razpon občutljivosti.
- fotouporniki. To je edina alternativa, ki ima glavno prednost spreminjanja lastnosti na zelo kompleksen način. To pomaga izvajati vse vrste matematičnih modelov. Žal so fotoupori inercialni, kar bistveno zoži področje njihove uporabe.
Sprejem žarka je eden najosnovnejših elementov vsake takšne naprave. Šele po prejetju se začne nadaljnja obdelava, ki ne bo mogoča, če komunikacija ne bo dovolj visoka. Zaradi tega je zasnovi fotodetektorja posvečena velika pozornost.
Optični kanal
Konstrukcijske značilnosti izdelkov je mogoče dobro prikazati z uporabljenim sistemom označevanja fotoelektronskih in optoelektronskih naprav. To velja tudi za kanal za prenos podatkov. Obstajajo tri glavne možnosti:
- Podolgovat kanal. Fotodetektor v takem modelu je dovolj oddaljen od optičnega kanala in tvori poseben svetlobni vodnik. Ta možnost oblikovanja se aktivno uporablja v računalniških omrežjih za aktivni prenos podatkov.
- Zaprt kanal. Ta vrsta konstrukcije uporablja posebno zaščito. Popolnoma ščiti kanal pred zunanjimi vplivi. Uporabljajo se modeli za sistem galvanske izolacije. To je dokaj nova in obetavna tehnologija, ki se zdaj nenehno izboljšuje in postopoma nadomešča elektromagnetne releje.
- Odpri kanal. Ta zasnova pomeni prisotnost zračne reže med fotodetektorjem in oddajnikom. Modeli se uporabljajo v diagnostičnih sistemih ali različnih senzorjih.
Spektralni razpon
Z vidika tega indikatorja lahko vse vrste optoelektronskih naprav razdelimo na dve vrsti:
- Bližnji doseg. Valovna dolžina se v tem primeru giblje od 0,8-1,2 mikrona. Najpogosteje se tak sistem uporablja v napravah, ki uporabljajo odprt kanal.
- Dolge dosege. Tukaj je valovna dolžina že 0,4-0,75 mikronov. Uporablja se v večini vrst drugih izdelkov te vrste.
Oblikovanje
Po tem indikatorju so optoelektronske naprave razdeljene v tri skupine:
- Posebno. To vključuje naprave, opremljene z več oddajniki in fotodetektorji, senzorji za prisotnost, položaj, dim itd.
- Integral. V takšnih modelih se dodatno uporabljajo posebna logična vezja, primerjalniki, ojačevalniki in druge naprave. Med drugim so njihovi izhodi in vhodi galvansko ločeni.
- Osnovno. To je najpreprostejša različica izdelkov, v katerih sta sprejemnik in oddajnik prisotna samo v enem izvodu. Lahko so tako tiristorski kot tranzistorski, diodni, uporovni in na splošno kateri koli drugi.
Vse tri skupine ali vsako posebej se lahko uporabljajo v napravah. Strukturni elementi igrajo pomembno vlogo in neposredno vplivajo na funkcionalnost izdelka. Hkrati lahko kompleksna oprema uporablja tudi najpreprostejše, osnovne sorte, če je to primerno. A velja tudi obratno.
Optoelektronske naprave in njihove aplikacije
Z vidika uporabe naprav lahko vse razdelimo v 4 kategorije:
- Integrirana vezja. Uporablja se v različnih napravah. Načelo se uporablja med različnimi strukturnimi elementi z uporabo ločenih delov, ki so ločeni drug od drugega. To preprečuje, da bi komponente medsebojno vplivale na kakršen koli drug načintisti, ki ga je zagotovil razvijalec.
- Izolacija. V tem primeru se uporabljajo posebni pari optičnih uporov, njihove vrste diod, tiristorjev ali tranzistorjev itd.
- Transformacija. To je eden najpogostejših primerov uporabe. V njej se tok pretvori v svetlobo in na ta način nanese. Preprost primer so vse vrste svetilk.
- Povratna transformacija. To je povsem nasprotna različica, v kateri se svetloba spremeni v tok. Uporablja se za ustvarjanje vseh vrst sprejemnikov.
Pravzaprav si je težko predstavljati skoraj vsako napravo, ki deluje na elektriko in nima neke oblike optoelektronskih komponent. Morda bodo predstavljeni v majhnem številu, vendar bodo še vedno prisotni.
Rezultati
Vse optoelektronske naprave, tiristorji, diode, polprevodniške naprave so strukturni elementi različnih vrst opreme. Osebi omogočajo sprejemanje svetlobe, prenos informacij, obdelavo ali celo shranjevanje.
