Sains moden sedang berkembang secara aktif dalam pelbagai arah, cuba merangkumi semua bidang aktiviti yang berpotensi berguna. Di antara semua ini, peranti optoelektronik harus dikhususkan, yang digunakan dalam proses penghantaran data dan penyimpanan atau pemprosesannya. Ia digunakan hampir di semua tempat di mana teknologi yang lebih atau kurang canggih digunakan.
Apakah ini?
Peranti optoelektronik, juga dikenali sebagai optocoupler, ialah peranti jenis semikonduktor khas yang mampu menghantar dan menerima sinaran. Unsur-unsur struktur ini dipanggil pengesan foto dan pemancar cahaya. Mereka mungkin mempunyai pilihan yang berbeza untuk berkomunikasi antara satu sama lain. Prinsip operasi produk sedemikian adalah berdasarkan penukaran elektrik kepada cahaya, serta sebaliknya tindak balas ini. Akibatnya, satu peranti boleh menghantar isyarat tertentu, manakala yang lain menerimanya dan "menyahsulit". Peranti optoelektronik digunakan dalam:
- unit komunikasi peralatan;
- litar input peranti pengukur;
- litar voltan tinggi dan arus tinggi;
- thyristor dan triac yang berkuasa;
- peranti geganti dan sebagainyaseterusnya.
Semua produk tersebut boleh dikelaskan kepada beberapa kumpulan asas, bergantung pada komponen individu, reka bentuk atau faktor lain. Lagi tentang perkara di bawah.
Pemancar
Peranti dan peranti optoelektronik dilengkapi dengan sistem penghantaran isyarat. Ia dipanggil pemancar dan, bergantung pada jenis, produk dibahagikan seperti berikut:
- Laser dan LED. Elemen sedemikian adalah antara yang paling serba boleh. Mereka dicirikan oleh kecekapan tinggi, spektrum rasuk yang sangat sempit (parameter ini juga dikenali sebagai kuasi-kromatik), julat operasi yang agak luas, mengekalkan arah sinaran yang jelas dan kelajuan yang sangat tinggi. Peranti dengan pemancar sedemikian berfungsi untuk masa yang sangat lama dan sangat boleh dipercayai, bersaiz kecil dan berprestasi baik dalam bidang model mikroelektronik.
- Sel Electroluminescent. Elemen reka bentuk sedemikian menunjukkan parameter kualiti penukaran yang tidak begitu tinggi dan tidak berfungsi terlalu lama. Pada masa yang sama, peranti sangat sukar untuk diurus. Walau bagaimanapun, ia paling sesuai untuk photoresistors dan boleh digunakan untuk mencipta pelbagai elemen, struktur pelbagai fungsi. Namun begitu, disebabkan oleh kekurangannya, kini pemancar jenis ini agak jarang digunakan, hanya apabila ia benar-benar tidak dapat diketepikan.
- Lampu neon. Output cahaya model ini agak rendah, dan mereka juga tidak menahan kerosakan dengan baik dan tidak bertahan lama. Berbeza dalam saiz yang besar. Ia sangat jarang digunakan, dalam jenis peranti tertentu.
- Lampu pijar. Pemancar sedemikian hanya digunakan dalam peralatan perintang dan tiada di tempat lain.
Akibatnya, model LED dan laser sesuai secara optimum untuk hampir semua bidang aktiviti, dan hanya di beberapa kawasan yang mustahil untuk dilakukan sebaliknya, pilihan lain digunakan.
Photodetector
Pengelasan peranti optoelektronik juga dibuat mengikut jenis bahagian reka bentuk ini. Jenis produk yang berbeza boleh digunakan sebagai elemen penerima.
- Photothyristor, transistor dan diod. Kesemuanya tergolong dalam peranti universal yang mampu berfungsi dengan peralihan jenis terbuka. Selalunya, reka bentuk adalah berdasarkan silikon, dan disebabkan ini, produk mendapat julat kepekaan yang agak luas.
- Photoresistors. Ini adalah satu-satunya alternatif yang mempunyai kelebihan utama menukar sifat dengan cara yang sangat kompleks. Ini membantu untuk melaksanakan semua jenis model matematik. Malangnya, photoresistor adalah inersia, yang mengecilkan skop penggunaannya dengan ketara.
Penerimaan pancaran ialah salah satu elemen paling asas bagi mana-mana peranti sedemikian. Hanya selepas ia boleh diterima, pemprosesan selanjutnya bermula, dan ia tidak akan dapat dilakukan jika kualiti komunikasi tidak cukup tinggi. Akibatnya, perhatian besar diberikan kepada reka bentuk pengesan foto.
Saluran optik
Ciri reka bentuk produk boleh ditunjukkan dengan baik oleh sistem penetapan yang digunakan untuk peranti fotoelektronik dan optoelektronik. Ini juga terpakai kepada saluran penghantaran data. Terdapat tiga pilihan utama:
- Saluran memanjang. Pengesan foto dalam model sedemikian cukup jauh dari saluran optik, membentuk panduan cahaya khas. Pilihan reka bentuk inilah yang digunakan secara aktif dalam rangkaian komputer untuk pemindahan data aktif.
- Saluran tertutup. Pembinaan jenis ini menggunakan perlindungan khas. Ia dengan sempurna melindungi saluran daripada pengaruh luaran. Model untuk sistem pengasingan galvanik digunakan. Ini adalah teknologi yang agak baharu dan menjanjikan, yang kini sedang dipertingkatkan secara berterusan dan secara beransur-ansur menggantikan geganti elektromagnet.
- Buka saluran. Reka bentuk ini membayangkan kehadiran jurang udara antara pengesan foto dan pemancar. Model digunakan dalam sistem diagnostik atau pelbagai penderia.
Julat spektral
Dari sudut pandangan penunjuk ini, semua jenis peranti optoelektronik boleh dibahagikan kepada dua jenis:
- Berhampiran julat. Panjang gelombang dalam kes ini berkisar antara 0.8-1.2 mikron. Selalunya, sistem sedemikian digunakan dalam peranti yang menggunakan saluran terbuka.
- Julat jauh. Di sini panjang gelombang sudah 0.4-0.75 mikron. Digunakan dalam kebanyakan jenis produk lain jenis ini.
Reka bentuk
Menurut penunjuk ini, peranti optoelektronik dibahagikan kepada tiga kumpulan:
- Istimewa. Ini termasuk peranti yang dilengkapi dengan berbilang pemancar dan pengesan foto, penderia untuk kehadiran, kedudukan, asap dan sebagainya.
- Sepadu. Dalam model sedemikian, litar logik khas, pembanding, penguat dan peranti lain juga digunakan. Antara lain, output dan inputnya diasingkan secara galvani.
- Dasar. Ini adalah versi produk yang paling mudah di mana penerima dan pemancar hadir dalam satu salinan sahaja. Mereka boleh menjadi thyristor dan transistor, diod, perintang, dan secara umum, mana-mana yang lain.
Ketiga-tiga kumpulan atau setiap satu secara berasingan boleh digunakan dalam peranti. Elemen struktur memainkan peranan penting dan secara langsung mempengaruhi kefungsian produk. Pada masa yang sama, peralatan kompleks juga boleh menggunakan jenis asas yang paling mudah, jika sesuai. Tetapi perkara sebaliknya juga berlaku.
Peranti optoelektronik dan aplikasinya
Dari sudut pandangan penggunaan peranti, kesemuanya boleh dibahagikan kepada 4 kategori:
- Litar bersepadu. Digunakan dalam pelbagai peranti. Prinsip digunakan antara elemen struktur yang berbeza menggunakan bahagian berasingan yang diasingkan antara satu sama lain. Ini menghalang komponen daripada berinteraksi dalam apa jua cara selain daripadayang disediakan oleh pembangun.
- Penebat. Dalam kes ini, pasangan perintang optik khas digunakan, jenis diod, thyristor atau transistornya, dan sebagainya.
- Transformasi. Ini adalah salah satu kes penggunaan yang paling biasa. Di dalamnya, arus berubah menjadi cahaya dan digunakan dengan cara ini. Contoh mudah ialah semua jenis lampu.
- Transformasi terbalik. Ini adalah versi yang bertentangan sepenuhnya, di mana ia adalah cahaya yang diubah menjadi arus. Digunakan untuk mencipta semua jenis penerima.
Malah, sukar untuk membayangkan hampir mana-mana peranti yang menggunakan tenaga elektrik dan tidak mempunyai beberapa bentuk komponen optoelektronik. Mereka mungkin dipersembahkan dalam jumlah yang kecil, tetapi mereka masih akan hadir.
Keputusan
Semua peranti optoelektronik, thyristor, diod, peranti semikonduktor ialah elemen struktur pelbagai jenis peralatan. Ia membenarkan seseorang menerima cahaya, menghantar maklumat, memproses atau menyimpannya.
