La scienza moderna si sta sviluppando attivamente in varie direzioni, cercando di coprire tutte le possibili aree di attività potenzialmente utili. Tra tutto ciò vanno segnalati i dispositivi optoelettronici, che vengono utilizzati sia nel processo di trasmissione dei dati che nella loro conservazione o elaborazione. Sono utilizzati quasi ovunque dove viene utilizzata una tecnologia più o meno sofisticata.
Cos'è questo?
I dispositivi optoelettronici, noti anche come fotoaccoppiatori, sono speciali dispositivi di tipo semiconduttore in grado di inviare e ricevere radiazioni. Questi elementi strutturali sono chiamati fotorilevatore ed emettitore di luce. Possono avere diverse opzioni per comunicare tra loro. Il principio di funzionamento di tali prodotti si basa sulla conversione dell'elettricità in luce, nonché sul contrario di questa reazione. Di conseguenza, un dispositivo può inviare un determinato segnale, mentre l' altro lo riceve e "decodifica". I dispositivi optoelettronici sono utilizzati in:
- unità di comunicazione apparecchiature;
- circuiti di ingresso dei dispositivi di misura;
- circuiti ad alta tensione e ad alta corrente;
- potenti tiristori e triac;
- dispositivi a relè e così viasuccessivo.
Tutti questi prodotti possono essere classificati in diversi gruppi di base, a seconda dei singoli componenti, del design o di altri fattori. Altro su quello sotto.
Emettitore
I dispositivi e i dispositivi optoelettronici sono dotati di sistemi di trasmissione del segnale. Si chiamano emettitori e, a seconda della tipologia, i prodotti sono così suddivisi:
- Laser e LED. Tali elementi sono tra i più versatili. Sono caratterizzati da un'elevata efficienza, uno spettro del fascio molto stretto (questo parametro è anche noto come quasi-cromaticità), un range di funzionamento abbastanza ampio, mantenendo una chiara direzione della radiazione e una velocità molto elevata. I dispositivi con tali emettitori funzionano a lungo e sono estremamente affidabili, sono di piccole dimensioni e funzionano bene nel campo dei modelli microelettronici.
- Celle elettroluminescenti. Un tale elemento di design mostra un parametro di qualità di conversione non molto elevato e non funziona per troppo tempo. Allo stesso tempo, i dispositivi sono molto difficili da gestire. Tuttavia, sono più adatti per fotoresistenze e possono essere utilizzati per creare strutture multi-elemento e multifunzionali. Tuttavia, a causa delle loro carenze, ora emettitori di questo tipo vengono usati abbastanza raramente, solo quando non se ne può davvero fare a meno.
- Lampade al neon. L'emissione di luce di questi modelli è relativamente bassa e inoltre non resistono bene ai danni e non durano a lungo. Differiscono in grandi dimensioni. Sono usati molto raramente, in alcuni tipi di dispositivi.
- Lampade a incandescenza. Tali emettitori sono utilizzati solo in apparecchiature con resistori e da nessun' altra parte.
Di conseguenza, i modelli LED e laser sono ideali per quasi tutte le aree di attività e solo in alcune aree in cui è impossibile fare diversamente, vengono utilizzate altre opzioni.
Fotorilevatore
La classificazione dei dispositivi optoelettronici viene effettuata anche in base al tipo di questa parte del progetto. Diversi tipi di prodotti possono essere utilizzati come elemento ricevente.
- Fototiristori, transistor e diodi. Tutti appartengono a dispositivi universali in grado di funzionare con una transizione di tipo aperto. Molto spesso, il design si basa sul silicio e, per questo motivo, i prodotti ottengono una gamma di sensibilità abbastanza ampia.
- Fotoresistenze. Questa è l'unica alternativa che ha il principale vantaggio di modificare le proprietà in modo molto complesso. Questo aiuta a implementare tutti i tipi di modelli matematici. Sfortunatamente, sono le fotoresistenze ad essere inerziali, il che restringe notevolmente l'ambito della loro applicazione.
La ricezione del raggio è uno degli elementi più basilari di qualsiasi dispositivo di questo tipo. Solo dopo che può essere ricevuto, inizia l'ulteriore elaborazione e non sarà possibile se la qualità della comunicazione non è sufficientemente elevata. Di conseguenza, viene prestata grande attenzione al design del fotorilevatore.
Canale ottico
Le caratteristiche di design dei prodotti possono essere ben mostrate dal sistema di designazione utilizzato per i dispositivi fotoelettronici e optoelettronici. Ciò vale anche per il canale di trasmissione dati. Ci sono tre opzioni principali:
- Canale allungato. Il fotorilevatore in un tale modello è abbastanza lontano dal canale ottico, formando una speciale guida di luce. È questa opzione di progettazione che viene utilizzata attivamente nelle reti di computer per il trasferimento attivo dei dati.
- Canale chiuso. Questo tipo di costruzione utilizza una protezione speciale. Protegge perfettamente il canale dalle influenze esterne. Vengono applicati modelli per un sistema di isolamento galvanico. Questa è una tecnologia abbastanza nuova e promettente, che ora viene continuamente migliorata e sostituisce gradualmente i relè elettromagnetici.
- Apri canale. Questo design implica la presenza di un traferro tra il fotorilevatore e l'emettitore. I modelli sono utilizzati nei sistemi diagnostici o in vari sensori.
Gamma spettrale
Dal punto di vista di questo indicatore, tutti i tipi di dispositivi optoelettronici possono essere suddivisi in due tipi:
- Vicino a portata. La lunghezza d'onda in questo caso varia da 0,8-1,2 micron. Molto spesso, un tale sistema viene utilizzato nei dispositivi che utilizzano un canale aperto.
- Lungo raggio. Qui la lunghezza d'onda è già 0,4-0,75 micron. Utilizzato nella maggior parte dei tipi di altri prodotti di questo tipo.
Design
Secondo questo indicatore, i dispositivi optoelettronici sono divisi in tre gruppi:
- Speciale. Ciò include dispositivi dotati di più emettitori e fotorilevatori, sensori di presenza, posizione, fumo e così via.
- Integrale. In tali modelli vengono inoltre utilizzati circuiti logici speciali, comparatori, amplificatori e altri dispositivi. Tra le altre cose, le loro uscite e ingressi sono galvanicamente isolati.
- Elementare. Questa è la versione più semplice dei prodotti in cui il ricevitore e l'emettitore sono presenti in una sola copia. Possono essere sia tiristori che transistor, diodi, resistivi e, in generale, qualsiasi altro.
Tutti e tre i gruppi o ciascuno separatamente possono essere utilizzati nei dispositivi. Gli elementi strutturali svolgono un ruolo significativo e influiscono direttamente sulla funzionalità del prodotto. Allo stesso tempo, le apparecchiature complesse possono anche utilizzare le varietà più semplici ed elementari, se appropriato. Ma è vero anche il contrario.
Dispositivi optoelettronici e loro applicazioni
Dal punto di vista dell'utilizzo dei dispositivi, tutti possono essere suddivisi in 4 categorie:
- Circuiti integrati. Utilizzato in una varietà di dispositivi. Il principio viene utilizzato tra diversi elementi strutturali utilizzando parti separate che sono isolate l'una dall' altra. Ciò impedisce ai componenti di interagire in alcun modo diverso daquello fornito dallo sviluppatore.
- Isolamento. In questo caso, vengono utilizzate coppie di resistori ottici speciali, le loro varietà di diodi, tiristori o transistor e così via.
- Trasformazione. Questo è uno dei casi d'uso più comuni. In esso, la corrente si trasforma in luce e viene applicata in questo modo. Un semplice esempio sono tutti i tipi di lampade.
- Trasformazione inversa. Questa è una versione completamente opposta, in cui è la luce che si trasforma in corrente. Utilizzato per creare tutti i tipi di ricevitori.
In effetti, è difficile immaginare quasi tutti i dispositivi che funzionano a elettricità e mancano di una qualche forma di componenti optoelettronici. Possono essere presentati in piccolo numero, ma saranno comunque presenti.
Risultati
Tutti i dispositivi optoelettronici, i tiristori, i diodi, i dispositivi a semiconduttore sono elementi strutturali di diversi tipi di apparecchiature. Consentono a una persona di ricevere luce, trasmettere informazioni, elaborarle o persino memorizzarle.
