Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 21
Текст из файла (страница 21)
фотодиодного (а1, фототранзисторного (б), фоторезисторного (а), фотатиристорного (г) 1цб ффициент передачи тока фототранзисторного оптрона К~=-50 + 100 ",4, а „птрона с составным фототранзистором — до 300'Го и более. Недостатком фототранзисторов является то, что они по сравнению с фотодиодами гораздо более инерционны и имеют быстродейст- 10-4 — 10 5с. Фоторезисторный оптрон (рис.2.39,в).В качестве фотоприемника в рптронах иногда используют фоторезисторы на основе селенида или сульфида кадмия (СдЯе,СЖ), а в качестве излучателя — спектрально согласующиеся с ними светодиоды на основе фосфида или арсенидафосфида галлия (йаР, ОаАзР). Быстродействие фоторезисторных оптронов целиком определяется быстродействием фотоприемника, которое составляет 100 †2 мкс. Фототиристорный оптрон (рис. 2.39,г) включает в себя фототиристор в качестве фотоприемника.
Быстродействие фототиристорного оптрона определяется временем выключения фототиристора, в течение которого прибор переходит из открытого состояния в закрытое, оно составляет десятки микросекунд. В зависимости от типа фотоприемника оптроны могут применяться в электронных устройствах для переключения, преобразования, согласования, модуляции и т.д.
Они могут использоваться также в качестве малогабаритных импульсных трансформаторов, реле для коммутации напряжений и токов, в автогенераторах, цепях обратной связи и т.д. Оптроны с открытым оптическим каналом служат в качестве различных датчиков (перемещения, «края объекта» и др.). В устройствах передачи информации часто применяют оптоэлектронные интегральные микросхемы, в которых в одном корпусе объединены оптроны и интегральная микросхема. Фотоприемник такой микросхемы может быть изготовлен в том же кристалле кремния, что и транзисторная микросхема, как одно целое. Оптоэлектронные устройства с управляемым световодом можно использовать в качестве логических ячеек преобразователей частоты, в устройствах переключения индикаторов, индикаторах вида жидкости устройствах измерения малых перемещений, сенсорных устройствах очувствления роботов и т.д.
Эти устройства обладают высоким быстродействием, помехозащищенностью, возможностью применения в агрессивных и взрывоопасных средах. В последнее время при изготовлении оптоэлектронных устройств ~сгочник и приемник излучения оказывается возможным удалять из эоны измерения (от объекта контроля) на десятки метров с помощью 'л'ментов волоконной оптики — волоконных световодов (жгутов из 107 нитеи стекловолокна~ Оптоэлектронные устройства широко применяют в вычислительной технике, автоматике, контрольно-измерительных устройствах В дальнейшем применение этих устройств будет расширяться по мере улучшения их характеристик надежности, долговечности и температурной стабильности Вопрос 2.7 В чем преимущества фототранзисторного оптрона по сравнению с фатаднодным о Варианты ответа.
2 7 1 В быстродействии 2 7 2 В наличии гальванической развязки между входом и выходом аптрана. 2 7 3 В большем коэффициенте передачи тока. 2.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ Пндикаторы служат выходными устройствами электронных приборов и устройств для визуального графического отображения информации, представляемой в форме цифр, букв, знаков, геометрических фигур, мнемонических (удобных для распознавания и запоминания) схем, диаграмм, графиков и т и Информация в электронных системах представляется электрическими сигналами (напряжением, таком).
Индикаторные приборы преобразуют эти сигналы в видимую форму Индикаторы подразделяются на активные, в которых электрический сигнал преобразуется в световое излучение, и пассивные, в которых под воздействием электрического сигнала локально изменяются оптические свойства среды, в результате чего со~дается контрастное относительно общего фона индикатора изображение, видимое лишь при наличии внешнего светового потока Па способу формирования видимого изображения наибольшее распространение получили матричные и сегментные индикаторные приборы В матричных индикаторах изображение формируется нз отдельных светящихсч или контрастных точечных элементов В сегментных индикаторах изображение составляется из отдельных элементов — полосок.
Полупроводниковые ннднкаторьк Этот тнп индикаторов относится к активным и выполняется на основе светоизлучающих диодов — све- тадиодов Г.ветооиооом называется полупроводниковый диод, генерируюши" управляемое видимое или невидимое излучение в результате действи~ 103 гнс 2 40 Устройство светодиода типа ЛЛз07 (а! и условное графическое обозначение светодиодов на схемах (б) 1 ~ б — выводы. 2 — соединительный проВодник, 3 — прозрачныи корпус.
4— кРисталл б) 109 , „ектрического тока р-л-перехода Световое излучение в светодиоде возникает при подаче на р-и-переход напряжения в прямом направлении В процессе рекомбинации неосновиых носителей заряда в области р-л-перехода возможно образование „вантов света — фотонов, что при определенных условиях приводит к возникновению в плоскостир-и-перехода излучения, близкого к монохроматическому, т е одной частоты, или одной длины волны Яркость излучения светодиода зависит от количества инжектированных носителей заряда, т е от прямого тока через р-и-переход В относительно широких пределах яркость свечения пропорциональна току через светодиод Желаемый спектральныи состав излучения получают введением в полупроводник соответствующих легирующих примесей Выпускают светодиоды с красным, зеленым и желтым цветом излучения Конструкция светодиода типа АЛ307, а также его условное графическое обозначение показаны на рис 2 40 Излучающий кристалл установлен на верхней части одного из выводов и контактирует с ним своеи р-областью, а п-область в верхнеи части кристалла тонким проводником соединена с другим выводом Верхняя часть конструкции залита рассеивающим свет прозрачным полимерным компаундом, подкрашенным под цвет излучения Для получения остронаправленного излучения кристалл заключают в непрозрачный корпус со специальным окном-линзой Существуют также бескорпусные конструкции светодиодов ВАХ светодиода аналогична ВАХ кремниевого диода На рабочем участке прямой ветви дифференциальное сопротивление светодиода не превышает нескольких ом, поэтому питание прибора должно осущес- твляться от источника с высоким внутренним сопротивлением.
Простейшая схема питания светодиода с ограничительным резистором показана на рис.2,41. Следует иметь в виду, что светодиод может быть легко пробит и выведен из строя даже небольшим 1порядка 3 — 8 В) напряжением. Отдельные светодиоды применяются в основном как индикаторы включения, наличия напряжения в блоке, изменения режима работы устройства, аварийной ситуации и т.п. Из отдельных светодиодов можно формировать матрицы для отображения крупноразмерной буквенно-цифровой информации, в частности — в информационных табло типа «бегущая строка».
Представляют интерес светодиоды с управляемььм цветом свечения. На одном кристалле выполнены два р-и-перехода с красным и зеленым цветом излучения (рис.2.42). При совместной работе в зависимости от соотношения токов через переходы цвет результирующего излучения может плавно меняться, принимая желтый или оранжевый оттенок.
Такие диоды могут применяться в многоцветной буквенно-цифровой индикации, в цветоаналоговых сигнализаторах. Матрпчные индикаторы являются универсальными и могут представлять любую буквенно-цифровую и знаковую информацию. На рис.2.43 изображен 36-элементный полупроводниковый матричный индикатор типа АЛС340А с размерами матричного поля 9хб,2 мм Каждый из Красный г'г~' Зеленый ~~ Рис,2 41 Электрическая схема питания светодиода Рнс.2.42, 11ринципиальная электрическая схемы включения двухцветного светодиода Рис.2.43.
Знаковый матричный полупроводниковый индикатор АЛС340А 110 светящихся элементов матрицы является дискретным светодиодом. При подаче напряжения на соответствующие выводы прибора высвечиваются отдельные элементы матрицы, синтезирующие видимое изображение цифры, буквы, знака. Такие индикаторы используются в измерительной аппаратуре, вычислительной технике, электронных часах Сегментные индикаторы применяются в основном для представления цифровой информации.
Из семи сегментов-полосок при высвечивании их в определенном сочетании можно получить все цифры от 0 до 9, а также некоторые буквы. Схема расположения сегментов и электрическая схема индикатора показаны на рис.2.44. Каждый сегмент является светодиодом, Поскольку размерь1 излучающей части кристалла малы (порядка () 3х0„3 мм) для повышения светоотдачи сегмента примсняют отражающие рефлекторы и конические линзы из цветного прозрачного компаунда. Сегментные индикаторы могут быть одноразрядными и многоразрядными и применяются в измерительной аппаратуре, микрокалькуляторах, нару ~ных часах, различных приборах. Цифровая информация в приборах представляется электрическими сигналами, как правило, в двоичном коде. Для управления индикаторами разработаны интегральные микросхемы дешифраторов, прсобразующие двоичный код в семисегментный. Определенный интерес представляют шкальпые индинптпры для отображения непрерывно изменяющейся аналоговой информации Общий вид шкального десятисегментного индикатора типа КИПТ03 и его электрическая схема показана на рис.2.45.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
