Die moderne Wissenschaft entwickelt sich aktiv in verschiedene Richtungen und versucht, alle möglichen potenziell nützlichen Tätigkeitsbereiche abzudecken. Unter all dem sind optoelektronische Bauelemente hervorzuheben, die sowohl bei der Datenübertragung als auch bei deren Speicherung oder Verarbeitung zum Einsatz kommen. Sie kommen fast überall dort zum Einsatz, wo mehr oder weniger anspruchsvolle Technik zum Einsatz kommt.
Was ist das?
Optoelektronische Bauelemente, auch Optokoppler genannt, sind spezielle halbleiterartige Bauelemente, die Strahlung senden und empfangen können. Diese Strukturelemente werden Photodetektor und Lichtemitter genannt. Sie können verschiedene Möglichkeiten haben, miteinander zu kommunizieren. Das Funktionsprinzip solcher Produkte basiert auf der Umwandlung von Elektrizität in Licht sowie der Umkehrung dieser Reaktion. Dadurch kann ein Gerät ein bestimmtes Signal senden, während das andere es empfängt und „entschlüsselt“. Optoelektronische Bauelemente werden verwendet in:
- Gerätekommunikationseinheiten;
- Eingangssch altungen von Messgeräten;
- Hochspannungs- und Hochstromkreise;
- leistungsstarke Thyristoren und Triacs;
- Relaisgeräte und soweiter.
Alle diese Produkte können in Abhängigkeit von ihren einzelnen Komponenten, ihrem Design oder anderen Faktoren in mehrere grundlegende Gruppen eingeteilt werden. Mehr dazu weiter unten.
Emitter
Optoelektronische Geräte und Geräte sind mit Signalübertragungssystemen ausgestattet. Sie werden Emitter genannt und je nach Typ werden die Produkte wie folgt eingeteilt:
- Laser und LEDs. Solche Elemente gehören zu den vielseitigsten. Sie zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad, ein sehr schmales Strahlspektrum (dieser Parameter wird auch als Quasi-Chromatizität bezeichnet), einen ziemlich großen Betriebsbereich, eine klare Strahlungsrichtung und eine sehr hohe Geschwindigkeit aus. Geräte mit solchen Emittern arbeiten sehr lange und sind äußerst zuverlässig, sie sind klein und leisten im Bereich der mikroelektronischen Modelle gute Dienste.
- Elektrolumineszierende Zellen. Ein solches Gest altungselement weist einen nicht sehr hohen Konversionsqualitätsparameter auf und funktioniert nicht allzu lange. Gleichzeitig sind Geräte sehr schwer zu verw alten. Sie sind jedoch am besten für Fotowiderstände geeignet und können verwendet werden, um multifunktionale Strukturen mit mehreren Elementen zu erzeugen. Trotzdem werden Strahler dieser Art aufgrund ihrer Mängel nur noch selten und nur noch dann eingesetzt, wenn auf sie wirklich nicht verzichtet werden kann.
- Neonlampen. Die Lichtleistung dieser Modelle ist relativ gering, außerdem h alten sie Beschädigungen nicht gut stand und h alten nicht lange. Unterscheiden sich in großen Größen. Sie werden äußerst selten in bestimmten Gerätetypen verwendet.
- Glühlampen. Solche Emitter werden nur in Widerstandsgeräten und nirgendwo sonst verwendet.
Daher sind LED- und Lasermodelle für nahezu alle Tätigkeitsbereiche optimal geeignet und nur in einigen Bereichen, wo es nicht anders geht, kommen andere Möglichkeiten zum Einsatz.
Fotodetektor
Die Klassifizierung optoelektronischer Bauelemente erfolgt auch nach der Art dieses Teils des Designs. Als Empfangselement können verschiedene Arten von Produkten verwendet werden.
- Photothyristoren, Transistoren und Dioden. Sie alle gehören zu universellen Geräten, die mit einem offenen Typübergang arbeiten können. Meistens basiert das Design auf Silizium, weshalb Produkte einen ziemlich großen Empfindlichkeitsbereich aufweisen.
- Fotowiderstände. Dies ist die einzige Alternative, die den Hauptvorteil hat, Eigenschaften auf sehr komplexe Weise zu ändern. Dies hilft, alle möglichen mathematischen Modelle zu implementieren. Leider sind es Fotowiderstände, die träge sind, was ihren Anwendungsbereich erheblich einschränkt.
Strahlenempfang ist eines der grundlegendsten Elemente eines solchen Geräts. Erst nachdem es empfangen werden kann, beginnt die weitere Verarbeitung und ist nicht möglich, wenn die Kommunikationsqualität nicht hoch genug ist. Daher wird dem Design des Photodetektors große Aufmerksamkeit geschenkt.
Optischer Kanal
Die Gest altungsmerkmale von Produkten lassen sich gut durch das verwendete Bezeichnungssystem für photo- und optoelektronische Bauelemente darstellen. Dies gilt auch für den Datenübertragungskanal. Es gibt drei Hauptoptionen:
- Länglicher Kanal. Der Fotodetektor in einem solchen Modell ist weit genug vom optischen Kanal entfernt und bildet einen speziellen Lichtleiter. Es ist diese Designoption, die in Computernetzwerken aktiv für die aktive Datenübertragung verwendet wird.
- Geschlossener Kanal. Diese Bauweise nutzt einen besonderen Schutz. Es schützt den Kanal perfekt vor äußeren Einflüssen. Es werden Modelle für ein galvanisches Trennsystem angewendet. Dies ist eine ziemlich neue und vielversprechende Technologie, die nun kontinuierlich verbessert wird und nach und nach elektromagnetische Relais ersetzt.
- Kanal öffnen. Dieses Design impliziert das Vorhandensein eines Luftsp alts zwischen dem Photodetektor und dem Emitter. Modelle werden in Diagnosesystemen oder verschiedenen Sensoren verwendet.
Spektralbereich
Aus Sicht dieses Indikators können alle Arten von optoelektronischen Geräten in zwei Typen unterteilt werden:
- Nahbereich. Die Wellenlänge liegt in diesem Fall im Bereich von 0,8–1,2 Mikrometer. Am häufigsten wird ein solches System in Geräten verwendet, die einen offenen Kanal verwenden.
- Lange Reichweite. Hier beträgt die Wellenlänge bereits 0,4–0,75 Mikrometer. Wird in den meisten anderen Produkten dieser Art verwendet.
Design
Nach diesem Indikator werden optoelektronische Bauelemente in drei Gruppen eingeteilt:
- Spezial. Dazu gehören Geräte, die mit mehreren Sendern und Fotodetektoren, Sensoren für Präsenz, Position, Rauch usw. ausgestattet sind.
- Ganzzahl. In solchen Modellen werden zusätzlich spezielle Logiksch altungen, Komparatoren, Verstärker und andere Geräte verwendet. Unter anderem sind ihre Aus- und Eingänge galvanisch getrennt.
- Grundschule. Dies ist die einfachste Version von Produkten, bei denen Empfänger und Sender in nur einer Kopie vorhanden sind. Sie können sowohl Thyristor als auch Transistor, Diode, Widerstand und im Allgemeinen alle anderen sein.
In Geräten können alle drei Gruppen oder jede einzeln verwendet werden. Strukturelemente spielen eine bedeutende Rolle und wirken sich direkt auf die Funktionalität des Produkts aus. Gleichzeitig können komplexe Geräte auch die einfachsten, elementarsten Varianten verwenden, wenn es angebracht ist. Aber auch das Gegenteil ist der Fall.
Optoelektronische Bauelemente und ihre Anwendungen
Aus Sicht der Gerätenutzung lassen sich alle in 4 Kategorien einteilen:
- Integrierte Sch altungen. Wird in einer Vielzahl von Geräten verwendet. Das Prinzip wird zwischen verschiedenen Strukturelementen unter Verwendung separater Teile verwendet, die voneinander isoliert sind. Dadurch wird verhindert, dass die Komponenten auf andere Weise interagieren alsdie vom Entwickler bereitgestellte.
- Isolierung. In diesem Fall werden spezielle optische Widerstandspaare verwendet, deren Dioden-, Thyristor- oder Transistorvarianten usw.
- Verwandlung. Dies ist einer der häufigsten Anwendungsfälle. Darin wird der Strom in Licht umgewandelt und so angewendet. Ein einfaches Beispiel sind alle Arten von Lampen.
- Umgekehrte Transformation. Dies ist eine völlig entgegengesetzte Version, bei der Licht in Strom umgewandelt wird. Wird verwendet, um alle Arten von Empfängern zu erstellen.
Tatsächlich ist es schwer, sich fast jedes Gerät vorzustellen, das mit Strom betrieben wird und dem irgendeine Form von optoelektronischen Komponenten fehlt. Sie können in geringer Zahl präsentiert werden, sind aber dennoch vorhanden.
Ergebnisse
Alle optoelektronischen Bauelemente, Thyristoren, Dioden, Halbleiterbauelemente sind Bauelemente verschiedener Arten von Geräten. Sie ermöglichen es einer Person, Licht zu empfangen, Informationen zu übertragen, zu verarbeiten oder sogar zu speichern.
