Moderná veda sa aktívne rozvíja rôznymi smermi a snaží sa pokryť všetky možné potenciálne užitočné oblasti činnosti. Spomedzi toho všetkého treba vyzdvihnúť optoelektronické zariadenia, ktoré sa využívajú ako v procese prenosu dát, tak aj pri ich ukladaní či spracovaní. Používajú sa takmer všade tam, kde sa používa viac či menej sofistikovaná technológia.
Čo je toto?
Optoelektronické zariadenia, tiež známe ako optočleny, sú špeciálne zariadenia polovodičového typu schopné vysielať a prijímať žiarenie. Tieto konštrukčné prvky sa nazývajú fotodetektor a svetelný žiarič. Môžu mať rôzne možnosti vzájomnej komunikácie. Princíp fungovania takýchto produktov je založený na premene elektriny na svetlo, ako aj na obrátenej reakcii. Výsledkom je, že jedno zariadenie môže vysielať určitý signál, zatiaľ čo druhé ho prijíma a „dešifruje“. Optoelektronické zariadenia sa používajú v:
- komunikačné jednotky vybavenia;
- vstupné obvody meracích zariadení;
- obvody vysokého napätia a vysokého prúdu;
- výkonné tyristory a triaky;
- reléové zariadenia atďďalej.
Všetky takéto produkty možno zaradiť do niekoľkých základných skupín v závislosti od ich jednotlivých komponentov, dizajnu alebo iných faktorov. Viac o tom nižšie.
Emitor
Optoelektronické zariadenia a zariadenia sú vybavené systémami prenosu signálu. Nazývajú sa žiariče a v závislosti od typu sa produkty delia takto:
- Laser a LED diódy. Takéto prvky patria medzi najuniverzálnejšie. Vyznačujú sa vysokou účinnosťou, veľmi úzkym spektrom lúčov (tento parameter je známy aj ako kvázichromaticita), pomerne širokým rozsahom činnosti, zachovávajúc jasný smer žiarenia a veľmi vysokou rýchlosťou. Zariadenia s takýmito žiaričmi pracujú veľmi dlho a sú mimoriadne spoľahlivé, majú malé rozmery a dobre fungujú v oblasti mikroelektronických modelov.
- Elektroluminiscenčné články. Takýto dizajnový prvok vykazuje nie príliš vysoký parameter kvality konverzie a nefunguje príliš dlho. Zariadenia sa zároveň veľmi ťažko spravujú. Najviac sa však hodia pre fotorezistory a možno ich použiť na vytváranie viacprvkových, multifunkčných štruktúr. Napriek tomu sa v súčasnosti žiariče tohto typu pre svoje nedostatky používajú pomerne zriedkavo, iba ak sa od nich skutočne nedá upustiť.
- Neónové lampy. Svetelný výkon týchto modelov je pomerne nízky a tiež zle odolávajú poškodeniu a dlho nevydržia. Líšia sa vo veľkých veľkostiach. V určitých typoch zariadení sa používajú veľmi zriedkavo.
- Žiarovky. Takéto žiariče sa používajú iba v odporových zariadeniach a nikde inde.
Výsledkom je, že LED a laserové modely sú optimálne vhodné pre takmer všetky oblasti činnosti a iba v niektorých oblastiach, kde to inak nejde, sa používajú iné možnosti.
Fotodetektor
Klasifikácia optoelektronických zariadení sa robí aj podľa typu tejto časti konštrukcie. Ako prijímací prvok možno použiť rôzne typy produktov.
- Fototyristory, tranzistory a diódy. Všetky patria k univerzálnym zariadeniam schopným pracovať s prechodom otvoreného typu. Najčastejšie je dizajn založený na kremíku a vďaka tomu majú produkty pomerne široký rozsah citlivosti.
- Fotorezistory. Toto je jediná alternatíva, ktorá má hlavnú výhodu v zmene vlastností veľmi komplexným spôsobom. To pomáha implementovať všetky druhy matematických modelov. Žiaľ, práve fotorezistory sú inerciálne, čo výrazne zužuje rozsah ich použitia.
Príjem lúča je jedným z najzákladnejších prvkov každého takéhoto zariadenia. Až po jeho prijatí sa začne ďalšie spracovanie a nebude možné, ak kvalita komunikácie nebude dostatočne vysoká. V dôsledku toho sa veľká pozornosť venuje dizajnu fotodetektora.
Optický kanál
Konštrukčné vlastnosti produktov môže dobre ukázať použitý systém označovania fotoelektronických a optoelektronických zariadení. To platí aj pre kanál prenosu dát. Existujú tri hlavné možnosti:
- Predĺžený kanál. Fotodetektor v takomto modeli je dostatočne vzdialený od optického kanála a tvorí špeciálny svetlovod. Práve táto možnosť dizajnu sa aktívne používa v počítačových sieťach na aktívny prenos dát.
- Zatvorený kanál. Tento typ konštrukcie používa špeciálnu ochranu. Dokonale chráni kanál pred vonkajšími vplyvmi. Používajú sa modely pre systém galvanickej izolácie. Ide o pomerne novú a sľubnú technológiu, ktorá sa v súčasnosti neustále zdokonaľuje a postupne nahrádza elektromagnetické relé.
- Otvoriť kanál. Táto konštrukcia predpokladá prítomnosť vzduchovej medzery medzi fotodetektorom a žiaričom. Modely sa používajú v diagnostických systémoch alebo rôznych senzoroch.
Spektrálny rozsah
Z hľadiska tohto ukazovateľa možno všetky typy optoelektronických zariadení rozdeliť do dvoch typov:
- V blízkosti. Vlnová dĺžka sa v tomto prípade pohybuje od 0,8-1,2 mikrónov. Najčastejšie sa takýto systém používa v zariadeniach využívajúcich otvorený kanál.
- Dlhý dosah. Tu je vlnová dĺžka už 0,4-0,75 mikrónov. Používa sa vo väčšine typov iných produktov tohto typu.
Design
Podľa tohto ukazovateľa sú optoelektronické zariadenia rozdelené do troch skupín:
- Špeciálne. Patria sem zariadenia vybavené viacerými žiaričmi a fotodetektormi, snímačmi prítomnosti, polohy, dymu atď.
- Integrované. V takýchto modeloch sa dodatočne používajú špeciálne logické obvody, komparátory, zosilňovače a ďalšie zariadenia. Okrem iného sú ich výstupy a vstupy galvanicky oddelené.
- Základné. Toto je najjednoduchšia verzia produktov, v ktorej sú prijímač a vysielač prítomné iba v jednej kópii. Môžu byť tyristorové aj tranzistorové, diódové, odporové a vo všeobecnosti akékoľvek iné.
V zariadeniach je možné použiť všetky tri skupiny alebo každú samostatne. Konštrukčné prvky zohrávajú významnú úlohu a priamo ovplyvňujú funkčnosť produktu. Zložité vybavenie môže súčasne používať aj najjednoduchšie základné odrody, ak je to vhodné. Ale platí to aj naopak.
Optoelektronické zariadenia a ich aplikácie
Z pohľadu použitia zariadení je možné všetky rozdeliť do 4 kategórií:
- Integrované obvody. Používa sa v rôznych zariadeniach. Princíp sa používa medzi rôznymi konštrukčnými prvkami pomocou samostatných častí, ktoré sú od seba izolované. To bráni tomu, aby komponenty vzájomne interagovali iným spôsobom akoten, ktorý poskytol vývojár.
- Izolácia. V tomto prípade sa používajú špeciálne páry optických odporov, ich typy diód, tyristorov alebo tranzistorov atď.
- Transformácia. Toto je jeden z najbežnejších prípadov použitia. V ňom sa prúd premieňa na svetlo a aplikuje sa týmto spôsobom. Jednoduchým príkladom sú všetky druhy lámp.
- Spätná transformácia. Ide o úplne opačnú verziu, v ktorej je to svetlo, ktoré sa premieňa na prúd. Používa sa na vytváranie všetkých druhov prijímačov.
V skutočnosti je ťažké si predstaviť takmer akékoľvek zariadenie, ktoré beží na elektrinu a nemá nejakú formu optoelektronických komponentov. Môžu byť prezentované v malom počte, ale stále budú prítomné.
Results
Všetky optoelektronické zariadenia, tyristory, diódy, polovodičové zariadenia sú konštrukčnými prvkami rôznych typov zariadení. Umožňujú človeku prijímať svetlo, prenášať informácie, spracovávať alebo dokonca ukladať.
