Элементы оптоэлектроники
7. Элементы оптоэлектроники
Оптоэлектроника – это раздел электроники, в котором изучаются вопросы генерации, передачи и хранения информации на основе совместного использования оптических и электрических явлений. Элементная база:
1. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы – преобразователи световой энергии в электрическую.
2. Светодиодные оптоизлучатели – преобразователи электрической энергии в световую.
Информация в лекции "Мерчендайзинг. Секреты и принципы" поможет Вам.
3. Оптоэлектрические пары (оптопары, оптроны) – приборы для электрической изоляции при передаче информации по световому каналу.
Обратный ток утечки в p-n переходе обусловлен неосновными носителями. Обычно пары электрон-дырка образуются за счет тепловой энергии. Но если на p-n переход падает свет, то это приводит к значительному увеличению концентрации неосновных носителей. Электроны и дырки, освобожденные энергией фотонов, вызывают значительное увеличение обратного тока утечки.
Фотодиод – это p-n переход, помещенный в корпус с прозрачным окном. Обычно такой диод работает со смещением в обратном направлении и типичное значение его тока в темноте равно 1нА. При освещении с интенсивностью 1мВт/см2 ток увеличивается до 1 мкА. Такую интенсивность дает лампа мощностью 60 Вт на расстоянии 30 см. Изображение фотодиода на электрических схемах показано на рис.152а.
Фототранзистор – это обычный транзистор с прозрачным окном в корпусе. Когда свет падает на транзистор, в обоих p-n переходах освобождаются неосновные носители, но увеличение фототока дают те из них, которые образуются у смещенного в обратном направлении перехода коллектор-база. Как тепловой ток утечки IКО перехода коллектор-база усиливается транзистором и дает больший ток утечки коллектор-эмиттер, так же усиливается и фототок. Чувствительность фототранзисторов обычно в сто раз выше, чем у фотодиода. Базовый вывод у фототранзистора часто не используется. Изображение фототранзистора на электрических схемах показано на рис.152б.
Светодиоды – это полупроводниковые диоды на основе фосфида галлия и арсенида галлия, которые излучают свет при протекании прямого тока. Обычно прямой ток составляет 2…40 млА и для ограничения его последовательно с диодом включают резистор. Имеются светодиоды с красным, зеленым, желтым и синим свечением. Срок службы светодиодов практически не ограничен. Изображение светодиода на электрических схемах показано на рис.152в. Для индикации цифр на цифровых дисплеях применяют светодиодные индикаторы. Наиболее распространены семисегментные индикаторы.
Оптроны – это приборы, содержащие в одном корпусе оптоизлучатель и фотоприемник, оптически связанные друг с другом. В качестве оптоизлучателя используются светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне излучения. В качестве фотоприемников используются фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры. Т.к. между приемником и излучателем существует только оптическая связь, это позволяет передавать сигналы при разности потенциалов между приемником и излучателем до нескольких кВ. При этом практически полностью исключаются паразитные емкостные и индуктивные связи в канале передачи информации, поэтому оптический канал связи обладает высокой помехоустойчивостью и надежностью. Обозначения различных оптопар (оптронов) показано на рис.153.
