Оптроны. Структурная схема оптрона и классификация оптронов

Светодиоды

Светодио́д или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Кристалл светодиода излучает конкретный цвет, в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой). Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

Применение светодиодов:

-В уличном, промышленном, бытовом освещении (в т.ч. светодиодная лента)

-В качестве индикаторов - как в виде одиночных светодиодов (например, индикатор включения на панели прибора), так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например, цифры на часах)

-Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Такие массивы часто называют светодиодными кластерами или просто кластерами

-В оптопарах

-Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах

-Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны, интернет[10])

-В подсветке ЖК-экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизоры и т. д.)

-В играх, игрушках, значках, USB-устройствах и прочее.

-В светодиодных дорожных знаках.

-В гибких ПВХ световых шнурах Дюралайт.

 

 

Свойства и характеристики оптопар

Электрическая прочность (допустимое напряжение между входной и выходной цепями) зависит от конструктивного оформления прибора. Оптопары гальванической развязки выпускаются в корпусах DIP, SOP, SSOP, Mini flat-lead. Для каждого типа корпусов характерны свои напряжения изоляции. Для того, чтобы обеспечить большие пробивные напряжения, необходимо, чтобы конструкция оптопары имела как можно большие расстояния не только между светодиодом и фотоприемником, но так же как можно большие расстояния по внутренней и по внешней стороне корпуса. Иногда производители выпускают специализированные семейства оптопар, соответствющие международным стандартам безопасности. Эти оптопары характеризуются повышенной электрической прочностью.

Одним из основных параметров, характеризующих транзисторную оптопару, является коэффициент передачи тока.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена: оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц). Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами нижних частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Примеры применения оптопар:

-В телекоммуникационном оборудовании

-В цепях сопряжения с исполнительными устройствами

-В импульсных источниках питания.

-В высоковольтных цепях

-В системах управления двигателями

-В системах вентиляции и кондиционирования

-В системах освещения

-В электросчетчиках

 

 

Оптические транспаранты.

Оптическим транспарантом (ОТ) называется оптическое устройство

(например, диапозитив, диафрагма, поляроид, фазовая пластинка и т. п.),

устанавливаемое на пути пучка света и выполняющее заданное преобразованиеамплитуды и/или фазы световой волны.

Различают амплитудные (например, щели, сетки, диафрагмы), фазовые

(призмы, линзы) и амплитудно-фазовые (светофильтры, голограммы, линзы с

амплитудной маской) оптические транспаранты.

 

Оптическая память.

Светодиоды

Светодио́д или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Кристалл светодиода излучает конкретный цвет, в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой). Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

Применение светодиодов:

-В уличном, промышленном, бытовом освещении (в т.ч. светодиодная лента)

-В качестве индикаторов - как в виде одиночных светодиодов (например, индикатор включения на панели прибора), так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например, цифры на часах)

-Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Такие массивы часто называют светодиодными кластерами или просто кластерами

-В оптопарах

-Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах

-Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны, интернет[10])

-В подсветке ЖК-экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизоры и т. д.)

-В играх, игрушках, значках, USB-устройствах и прочее.

-В светодиодных дорожных знаках.

-В гибких ПВХ световых шнурах Дюралайт.

 

 

Оптроны. Структурная схема оптрона и классификация оптронов

оптрон — электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.

По степени интеграции:

-оптопары (или элементарные оптроны) — состоящие из двух и более элементов (в т. ч. собранные в одном корпусе)

-оптоэлектронные интегральные схемы, содержащие одну или несколько оптопар (с дополнительными компонентами, например, усилителями, или без них).

По типу оптического канала:

-с открытым оптическим каналом

-с закрытым оптическим каналом

По типу фотоприёмника:

-с фоторезистором (резисторные оптопары)

-с фотодиодом

-с биполярным (обычным или составным) фототранзистором

-с фотогальваническим генератором (солнечной батарейкой); такие оптроны обычно снабжаются обычным полевым транзистором затвором которого управляет фотогальванический генератор.

-с фототиристором или фотосимистором.

Оптроны с полевым транзистором или фотосимистором иногда именуют оптореле или твердотельным реле.

В настоящее время в оптоэлектронике можно выделить два направления.

--Электронно-оптическое, основанное на принципе фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твердом теле внутренним фотоэффектом и электролюминесценцией.

--Оптическое, основанное на тонких эффектах взаимодействия твердого тела с электромагнитным излучением и использующее лазерную технику, голографию, фотохимию и т.д.

Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:

-Оптроны

-Квантооптические элементы.

Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Тип фотоприёмника определяет линейность передаточной функции оптрона. Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

 

17.Элементы оптопары.

Транзисторные или интегральные оптопары, как правило, применяются для гальванической развязки сигнальных цепей или цепей с малым током коммутации. В качестве коммутирующего элемента используются биполярные транзисторы, цепи управления цифровыми входами, специализированные цепи.