Търсене на пълен текст:
Начало > Резюме > Комуникации и комуникации
Оптоелектронни устройства
Ранните стъклени материали изискват скорост на охлаждане от 106 °C s -1, така че да могат да се получат само много тънки слоеве материал. С течение на времето бяха разработени нови сплави, при които беше възможно да се получи стъкловидна фаза при по-ниски и по-високи скорости на охлаждане. Съществуващите съдове за готвене се характеризират с относително ниска точка на омекване, което прави възможно, в допълнение към конвенционалните методи за леене, да се произвеждат формовани продукти, подобни на производството на пластмасови продукти.
Металното стъкло вече се използва в по-голям мащаб в производството на оборудване за риболов, лов и гмуркане. Изключителните естетически качества на тези материали дори ги правят използвани за изработка на бижута, а благодарение на високата си механична якост са подходящи и за изработване на пликове за часовници за любители на екстремните спортове. Интензивното развитие на технологиите за производство на метални лещи направи възможно по-широкото използване на тези материали.
Основни характеристики на видимите светодиоди
Основни характеристики на инфрачервените светодиоди
Оптоелектронни устройства в широк смисъл
Списък на използваните източници
Оптоелектронни устройства
Работата на оптоелектронните устройства се основава на електронно-фотонни процеси на приемане, предаване и съхраняване на информация.
Благодарение на изключителната твърдост и еластичност на металното стъкло, тези материали са намерили приложение като "екологичен" заместител на проникващите куршуми с обеднен уран. Тези материали се използват и за производството на специализирани корпуси за електроника, особено във високочестотния диапазон. Широко разпространената медицинска употреба на метални стъкла се основава на тяхната висока механична якост, съчетана с корозия и биосъвместимост. Най-често се използват като протези за колянни стави и пейсмейкъри.
Най-простото оптоелектронно устройство е оптоелектронна двойка или оптрон. Принципът на работа на оптрона, състоящ се от източник на излъчване, среда за потапяне (световод) и фотодетектор, се основава на преобразуване на електрически сигнал в оптичен и след това обратно в електрически.
Оптроните като функционални устройства имат следните предимства пред конвенционалните радиоелементи:
Наночастиците и другите наноструктури съществуват почти от началото на Вселената. Много теоретични модели предполагат, че първичните наноматериали са били необходими за появата на живот на Земята. В днешно време природата също използва много различни наночастици, като красиви крила на пеперуда, свързани с оптични явления, възникващи върху наноструктурирани повърхности. Нанопраховете и наночастиците, метални и неметални, се използват все повече. Те могат да се използват или като суспензии в течности, или като твърди повърхности.
пълна галванична изолация "вход - изход" (изолационното съпротивление надвишава 10 12 - 10 14 ома);
абсолютна шумоустойчивост в канала за предаване на информация (носителите на информация са електрически неутрални частици - фотони);
еднопосочен поток от информация, който е свързан с характеристиките на разпространение на светлината;
Тази втора група приложения е много по-близо до металургията, тъй като може да бъде начин за нанотехнологична обработка на повърхността на продуктите. Отличните метални повърхности с наноматериали имат голям потенциал. Благодарение на съвременните познания е възможно да се получат свръхтвърди, топлоустойчиви и устойчиви на корозия покрития върху метални повърхности, „биосъвместими“ повърхности и да се боядисат в почти всеки цвят.
В допълнение, повърхностните обработки, които го правят суперхидрофилен или суперхидрофобен, са от голямо практическо значение. Суперхидрофилният ефект се състои в придаване на омокряемост на повърхността на перфектния материал: водата не се образува на повърхността на отделни капчици, а покрива повърхността с тънък, равномерен слой. Това е важно за автомобилните стъкла и каросерии: стъклата остават напълно прозрачни по време на дъжд, което е от голямо значение за безопасността при шофиране, особено при трудни метеорологични условия.
широколентов достъп поради високата честота на оптичните вибрации,
достатъчна скорост (няколко наносекунди);
високо напрежение на пробив (десетки киловолта);
ниско ниво на шум;
добра механична якост.
Въз основа на функциите, които изпълнява, оптрона може да се сравни с трансформатор (свързващ елемент) с реле (ключ).
В допълнение, предните стъкла и каросерията остават чисти, тъй като всякакви замърсявания се отстраняват лесно от дъжд, което също има големи ползи за околната среда поради намаленото използване на препарати и други почистващи продукти. Ефектът на суперхидрофобната чистота на повърхността също се поддържа чист. Също така в този случай водата може бързо да премахне мръсотията от повърхността.
Наночастиците в течност и под формата на слоеве се характеризират с интензивен цвят. В исторически план първото използване на наночастици е за оцветяване на стъкло. Тази чаша е направена от стъкло, съдържащо сребърни и златни наночастици, разпръснати навсякъде. При отразена светлина става светло зелен цвят, а късите светлини са червени. Получените в момента метални наночастици позволяват да се получи почти всеки цвят в зависимост от химичен състав, концентрация, размер и форма на частиците.
В оптронните устройства се използват източници на полупроводниково излъчване - светодиоди, изработени от материали на съединения от групата А III б V , сред които най-обещаващи са галиевият фосфид и арсенидът. Спектърът на тяхното излъчване е в областта на видимото и близкото инфрачервено лъчение (0,5 - 0,98 микрона). Светодиодите на основата на галиев фосфид имат червено и зелено сияние. Светодиодите, изработени от силициев карбид, са обещаващи, защото имат жълт блясък и работят при повишени температури, влажност и в агресивна среда.
В допълнение към декоративните приложения, оптичните свойства на тези материали, както под формата на суспензии, така и под формата на тънки филми, се използват като сензори и много бързи оптоелектронни превключватели. Най-важното приложение на наноструктурираните покрития е създаването на биосъвместими материали. Това позволява производството на импланти, които лесно се интегрират с жива тъкан, предотвратявайки отхвърляне на импланта и сериозни инфекции. Очаква се в бъдеще да бъде възможно да се синтезират материали, които могат да изпълняват различни функции в организмите и евентуално да поддържат или заместват болни органи.
светодиоди, излъчващи светлинавъв видимия диапазон на спектъра, използвани в електронни часовници и микрокалкулатори.
Светодиодите се характеризират със спектрален състав на излъчване, който е доста широк, модел на насоченост; квантова ефективност, определяща се от съотношението на броя на излъчените светлинни кванти към броя на преминаващите през стр-н-преход на електрони; мощност (с невидимо излъчване) и яркост (с видимо излъчване); волт-ампер, лумен-ампер и ват-ампер характеристики; скорост (увеличаване и затихване на електролуминесценцията по време на импулсно възбуждане), работен температурен диапазон. С повишаването на работната температура яркостта на светодиода намалява и мощността на излъчване намалява.
Втората важна задача е производството на материали, които не се интегрират в биологичната среда и не покриват протеина. Ранната работа върху имплантите беше фокусирана върху постигането на правилната здравина на металните части, за да се увеличи живота на импланта. През последните години изследванията са фокусирани върху повърхностните свойства на имплантите и ефектите на повърхностите върху биологичните материали. В момента медицинската практика е от първостепенно значение за имплантите, които се интегрират в костната тъкан.
Основните характеристики на светодиодите във видимия диапазон са дадени в табл. 1, а инфрачервеният обхват - в табл. 2.
маса 1 Основни характеристики на видимите светодиоди
|
Тип диод |
Яркост, cd/m 2, или светлинен интензитет, mcd Неправилният избор на материал не само удължава възстановяването, но може да доведе до възпаление. Освен това може да възникне растеж на съединителна тъкан вместо костна тъкан, което води до лоша фиксация на ендопротезата в костната тъкан. Ето защо е особено важно правилно да се подготви повърхността на импланта преди имплантиране в тялото на пациента. Процесът на подготовка на изстрела за имплантиране в реципиента се нарича биосъвместимост. От векове благородни метали като сребро и злато са били известни с употребата си в различни области на живота, в зависимост от тяхната форма. От антични витражи, бижута, вази, картини или инструменти, прибори за хранене до модерни и функционални материали, използвани в химическата, индустриалната, електронната и медицинската технология. Индивидуално приложениесвързани с формата на благородни метали. Например, за да украсите чашата Lichurgus, модерни майсториизползвани са колоидно сребро и злато. |
Цвят на блясък |
Прав ток, mA |
||
|
KL101 A – B AL102 A – G AL307 A – G |
10 – 20 cd/m2 40 – 250 mcd 150 – 1500 mcd |
Червено зелено Червено зелено |
Светодиодите в оптоелектронните устройства са свързани към фотодетектори чрез потапяща среда, основното изискване за която е предаването на сигнала с минимални загуби и изкривяване. В оптоелектронните устройства се използват твърди имерсионни среди - полимерни органични съединения (оптични лепила и лакове), халкогенидни среди и оптични влакна. В зависимост от дължината на оптичния канал между излъчвателя и фотодетектора, оптоелектронните устройства могат да бъдат разделени на оптрони (дължина на канала 100 - 300 микрона), оптоизолатори (до 1 m) и оптични комуникационни линии - оптични линии ( до десетки километри).
В зависимост от ъгъла на удар чашата променя цвета си от червено на зелено. Колоидното злато е отговорно за красивия червен цвят, докато зеленият цвят идва от сребърни наночастици. В момента златните наночастици се използват в различни области на биологията, химията, оптоелектрониката, лекарствената терапия или терапията на рака. Освен това те се използват като носители на лекарства и за различни видове биосензори. Среброто, за разлика от златото, отдавна се използва в медицината, а днес е известно, че има бактерицидни и фунгицидни свойства.
Популярни видове съдове, прибори за хранене или сребърни съдове за съхранение на вода, продукти, които компенсират липсата на хладилници по онова време. Също така правилно се смяташе, че използването на сребърни прибори за храна предпазва от болести и дори болести. И до днес във Великобритания съществува поговорката „роден със сребърна лъжица в устата си“, която символизира най-доброто началоживот. Поради своите антисептични свойства среброто, или по-скоро неговите йони, се използва в различни видовеантиперспиранти, бои, фуги и др. Платината сега е много благороден метал и играе голяма роля в много индустрии, особено в каталитичните процеси.
Таблица 2. Основни характеристики на инфрачервените светодиоди
|
Тип диод |
Обща мощност на излъчване, mW |
Постоянно напрежение, V |
Дължина на вълната на радиация, микрони |
Време на нарастване на радиационния импулс, ns Всеки шофьор знае, че колата му няма да бъде допусната, ако няма катализатор, който намалява емисиите на токсични вещества в атмосферата. Катализаторите придобиха популярност преди около 30 години, несъмнено повлияни от бързото развитие на моторизацията и съзнанието за опазване заобикаляща среда. Катализаторът, в зависимост от вида гориво, което задвижва автомобила, съдържа различни платина, паладий и родий. Платината и паладият се използват също като катализатори в много други процеси, включително популярните горивни клетки. |
Време на затихване на радиационния импулс, ns |
|
|
AL106 A – D |
0,6 – 1 (при ток 50 mA) 0,2 – 1,5 (при ток 100 mA) 6 – 10 (при ток 100 mA) 1,5 (при 100 mA ток) 0,2 (при 20 mA ток) 10 (при ток 50 mA) |
Фотодетекторите, използвани в оптронните устройства, са обект на изисквания за съвпадение на спектралните характеристики с излъчвателя, минимизиране на загубите при преобразуване на светлинен сигнал в електрически сигнал, фоточувствителност, скорост, размер на фоточувствителната зона, надеждност и ниво на шум.
Добре известно е, че каталитичните свойства са силно зависими от размера, формата, както и от метала, използван за „работа“. Това означава, че морфологията оказва голямо влияние физикохимични характеристикии следователно върху тях практическа употреба. Катализаторите ще изискват наночастици до 5-10 nm и сферична форма поради развитата активна повърхност. Въпреки това се появяват нови документи, които показват, че несферичната форма има също толкова благоприятен ефект върху каталитичните свойства на наночастиците. Допълнително предимство на наночастиците, т.е. частици по-малки от 100 nm е, че имат повърхностен заряд.
За оптроните най-обещаващи са фотодетекторите с вътрешен фотоелектричен ефект, когато взаимодействието на фотони с електрони вътре в материали с определени физични свойства води до електронни преходи в обема на кристалната решетка на тези материали.
Вътрешният фотоефект се проявява по два начина: в промяна на съпротивлението на фотодетектора под въздействието на светлина (фоторезистори) или в поява на фото-едс на границата между два материала - полупроводник-полупроводник, метал-полупроводник. (импулсни фотоклетки, фотодиоди, фототранзистори).
Това от своя страна влияе върху тяхната стабилност и също така прави възможно модифицирането на повърхността чрез адсорбиране на „други“ съединения, функционални групи и т.н. това прави същите частици, но се модифицира с допълнителен "нокът", придобивайки нови свойства, като способността да транспортира лекарството до подходящите тъкани и да ги освободи до желаното място.
По-долу са дадени примери за изображения на златни наночастици с различни форми. В заключение може да се каже, че дори и днес нанометричните метали се оценяват и се намират в широк спектър от приложения. Нашето предимство пред древните майстори несъмнено се състои в това, че разбираме как се формират наночастиците, знаем механизма и кинетиката на тяхното образуване. Това знание от своя страна ви позволява да контролирате свойствата на наночастиците и способността им да ги модифицират.
Фотодетекторите с вътрешен фотоелектричен ефект се разделят на фотодиоди (с стр-н-възел, MIS структура, бариера на Шотки), фоторезистори, фотодетектори с вътрешно усилване (фототранзистори, комбинирани фототранзистори, фототиристори, полеви фототранзистори).
Фотодиодите са базирани на силиций и германий. Максималната спектрална чувствителност на силиция е 0,8 микрона, а на германия - до 1,8 микрона. Те работят при обратно отклонение стр-н-преход, което дава възможност за повишаване на тяхната производителност, стабилност и линейност на характеристиките.
Нанотехнологиите са много бързо развиваща се област на науката. Както се вижда от дадените примери, това не е теоретична наука, тъй като нейните постижения много бързо се внедряват в производството. Въпреки че в много случаи високата цена е пречка и материалите намират ограничено приложение, се надяваме, че в бъдеще производствените разходи ще бъдат намалени и тези материали ще се използват в много области на ежедневието.
Особено ясна е ролята на нанотехнологиите и наноматериалите в автомобилната индустрия. По-леките превозни средства, оборудвани с материали с ниско триене, не само ще намалят производствените разходи и използването на превозните средства, но също така ще намалят потреблението на изкопаеми горива и значително ще намалят замърсяването.
Фотодиодите се използват най-често като фотодетектори за оптоелектронни устройства с различна сложност. стр- аз-н-структури където аз– обеднена област на силно електрическо поле. Чрез промяна на дебелината на тази област е възможно да се получат добри характеристики по отношение на скорост и чувствителност поради ниския капацитет и времето на полет на носителите.
Лавинните фотодиоди имат повишена чувствителност и производителност, използвайки усилване на фототока при умножаване на носители на заряд. Тези фотодиоди обаче не са достатъчно стабилни в определен температурен диапазон и изискват захранване с високо напрежение. Фотодиодите с бариера на Шотки и MIS структура са обещаващи за използване в определени диапазони на дължини на вълните.
Фоторезисторите се произвеждат главно от поликристални полупроводникови филми на базата на съединение (кадмий със сяра и селен). Максималната спектрална чувствителност на фоторезисторите е 0,5 - 0,7 микрона. Фоторезисторите обикновено се използват при условия на слаба светлина; по чувствителност те са сравними с фотоумножителите - устройства с външен фотоелектричен ефект, но изискват захранване с ниско напрежение. Недостатъците на фоторезисторите са ниската производителност и високите нива на шум.
Най-разпространените фотодетектори с вътрешно усилване са фототранзисторите и фототиристорите. Фототранзисторите са по-чувствителни от фотодиодите, но по-бавни. За допълнително повишаване на чувствителността на фотодетектора се използва композитен фототранзистор, който е комбинация от фото и усилвателни транзистори, но има ниска производителност.
В оптроните фототиристор (полупроводниково устройство с три стр- н- преходи, превключване при осветяване), който има висока чувствителност и ниво на изходния сигнал, но недостатъчна скорост.
Разнообразието от видове оптрони се определя главно от свойствата и характеристиките на фотодетекторите. Едно от основните приложения на оптроните е ефективната галванична изолация на предаватели и приемници на цифрови и аналогови сигнали. В този случай оптронът може да се използва в режим на конвертор или превключвател на сигнала. Оптронът се характеризира с допустимия входен сигнал (управляващ ток), коефициент на пренос на ток, скорост (време на превключване) и товароносимост.
Съотношението на коефициента на пренос на ток към времето на превключване се нарича качествен фактор на оптрона и е 10 5 – 10 6 за фотодиодни и фототранзисторни оптрони. Широко се използват оптрони, базирани на фототиристори. Фоторезисторните оптрони не се използват широко поради ниската времева и температурна стабилност. Диаграмите на някои оптрони са показани на фиг. 4, а – г.
Като източници на кохерентно лъчение се използват лазери с висока стабилност, добри енергийни характеристики и ефективност. В оптоелектрониката за проектиране на компактни устройства се използват полупроводникови лазери - лазерни диоди, използвани например във влакнесто-оптични комуникационни линии вместо традиционните линии за предаване на информация - кабелни и жични. Те имат висока пропускателна способност (честотна лента на единици гигахерци), устойчивост на електромагнитни смущения, ниско тегло и размери, пълна електрическа изолация от входа до изхода, експлозивна и пожаробезопасност. Специална характеристика на FOCL е използването на специален оптичен кабел, чиято структура е показана на фиг. 5. Промишлените образци на такива кабели имат затихване от 1 – 3 dB/km и по-ниско. Оптичните комуникационни линии се използват за изграждане на телефонни и компютърни мрежи, системи за кабелна телевизия с висококачествено предавано изображение. Тези линии позволяват едновременно предаване на десетки хиляди телефонни разговори и няколко телевизионни програми.
Напоследък оптичните устройства се развиват интензивно и навлизат широко. интегрални схеми(OIC), всички елементи на който се образуват чрез отлагане на необходимите материали върху субстрата.
Устройства, базирани на течни кристали, широко използвани като индикатори в електронни часовници, са обещаващи в оптоелектрониката. Течните кристали са органична материя(течност) със свойствата на кристал и са в преходно състояние между кристалната фаза и течността.
Индикаторите с течни кристали имат висока разделителна способност, сравнително евтини са, консумират малко енергия и работят при високи нива на светлина.
Течни кристали със свойства, подобни на монокристалите (нематици), са разработени и широко използвани в светлинни индикатори и оптични устройства с памет използва се за термооптичен запис на информация.
Оптоелектронните устройства, разработени сравнително наскоро, са широко разпространени в различни области на науката и технологиите поради своите уникални свойства. Много от тях нямат аналози във вакуумната и полупроводниковата техника. Все още обаче има много нерешени проблеми, свързани с разработването на нови материали, подобряването на електрическите и експлоатационните характеристики на тези устройства и разработването на технологични методи за тяхното производство.
Оптоелектронно полупроводниково устройство - полупроводниково устройство, чиято работа се основава на използване на явления на излъчване, предаване или поглъщане във видимата, инфрачервената или ултравиолетовата област на спектъра.
Оптоелектронните устройства в широк смисъл са устройства , използвайки оптично лъчение за своята работа: генериране, откриване, преобразуване и предаване на информационен сигнал. По правило тези устройства включват един или друг набор от оптоелектронни елементи. От своя страна самите устройства могат да бъдат разделени на стандартни и специални, като стандартните се считат за тези, които се произвеждат масово за широка употреба в различни индустрии, а специалните устройства се произвеждат, като се вземат предвид спецификите на определена индустрия - в нашия случай печат.
Цялото разнообразие от оптоелектронни елементи е разделено на следните продуктови групи: източници и приемници на излъчване, индикатори, оптични елементи и световоди, както и оптични носители, които позволяват създаване на елементи за управление, показване и съхранение на информация. Известно е, че никаква систематизация не може да бъде изчерпателна, но, както правилно отбеляза нашият сънародник, открил през 1869 г. периодичния закон на химичните елементи, Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907), науката започва там, където се появява броенето, т.е. оценка, сравнение, класификация, идентифициране на модели, определяне на критерии, общи черти. Като се има предвид това, преди да се премине към описание на конкретни елементи, трябва поне общ контурдават отличителна характеристика на оптоелектронните продукти.
Както бе споменато по-горе, основната отличителна черта на оптоелектрониката е връзката с информацията. Например, ако лазерно лъчение се използва в някаква инсталация за закаляване на стоманени валове, тогава едва ли е логично тази инсталация да се класифицира като оптоелектронно устройство (въпреки че самият източник на лазерно лъчение има право на това).
Беше отбелязано също, че твърдотелните елементи обикновено се класифицират като оптоелектроника (Московският енергиен институт публикува учебник за курса „Оптоелектроника“, озаглавен „Прибори и устройства на полупроводниковата оптоелектроника“). Но това правило не е много строго, тъй като някои публикации по оптоелектроника обсъждат подробно работата на фотоумножители и електроннолъчеви тръби (те са вид електрически вакуумни устройства), газови лазери и други устройства, които не са твърдотелни. В печатарската индустрия обаче споменатите устройства се използват широко наред с твърдотелни (включително полупроводникови), решавайки подобни проблеми, така че в този случай те имат пълното право да бъдат разгледани.
Струва си да се споменат още три отличителни черти, които според известния специалист в областта на оптоелектрониката Юрий Романович Носов го характеризират като научно-техническо направление.
Физическата основа на оптоелектрониката се състои от явления, методи и средства, за които комбинацията и непрекъснатостта на оптични и електронни процеси са фундаментални. Оптоелектронно устройство се дефинира широко като устройство, което е чувствително към електромагнитно излъчване във видимата, инфрачервената (IR) или ултравиолетовата (UV) области, или устройство, което излъчва и преобразува некохерентно или кохерентно лъчение в същите тези спектрални области.
Техническата основа на оптоелектрониката се определя от дизайна и технологичните концепции на съвременната микроелектроника: миниатюризация на елементите; преференциално развитие на твърди планарни структури; интеграция на елементи и функции.
Функционалната цел на оптоелектрониката е да решава проблемите на компютърните науки: генериране (формиране) на информация чрез преобразуване на различни външни въздействия в съответни електрически и оптични сигнали; трансфер на информация; обработка (преобразуване) на информация по зададен алгоритъм; съхранение на информация, включително процеси като запис, самото съхранение, безразрушително четене, изтриване; показване на информация, т.е. преобразуване на изходните сигнали на информационната система във възприемаема от човека форма.
Списък на използваните източници
http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html?part-004.htm
http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html?part-003.htm
http://revolution.allbest.ru/radio/00049966_0.html
http://revolution.allbest.ru/radio/00049842.html
ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ПО ОБРАЗОВАНИЕТО
Държавна образователна институция за висше професионално образование
ТЮМЕНСКИ ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ ЗА НЕФТ И ГАЗ
ТРАНСПОРТЕН ИНСТИТУТ
Есе
на тема „Оптоелектронни устройства“.
Завършено:
OBD групи - 08
Чекардинн
Проверено:
Сидорова А.Е.
Фотоустройствата са устройства, предназначени да преобразуват енергията на електромагнитното излъчване в електрическа енергия.
Фотографски устройства:
1. фотодетектори (оптоелектронни устройства, предназначени да преобразуват енергията на оптичното излъчване в електрическа енергия.
Фоторезистори (полупроводниково фотоелектрическо устройство с вътрешен фотоелектричен ефект, което използва явлението фотопроводимост, т.е. промяна в електрическата проводимост на полупроводник под въздействието на оптично лъчение)
Фотодиоди (полупроводниково фотоелектрическо устройство, което използва вътрешния фотоелектричен ефект. Дизайнът на фотодиода е подобен на този на конвенционалния планарен диод. Разликата е, че неговият p-n преход е обърнат към едната страна на стъкления прозорец в корпуса, през който влиза светлина и е защитен от излагане на светлина от другата страна).
Фототранзистори (полупроводниково устройство, управлявано от оптично излъчване с две взаимодействащи p-n преходи. Фототранзисторите, подобно на конвенционалните транзистори, могат да имат p-n-p и n-p-n структура. Структурно фототранзисторът е проектиран така, че светлинният поток облъчва основната област. Най-голямото практическо приложение е намира се при включването на фототранзистора в схема с OE, в който случай товарът е свързан към колекторната верига. Входният сигнал на фототранзистора е модулираният светлинен поток, а изходният сигнал е промяната в напрежението на товара. резистор в колекторната верига)
Фототиристори (оптоелектронно устройство със структура, подобна на тази на конвенционален тиристор и се различава от последния по това, че се включва не от напрежение, а от светлина, осветяваща портата. Това устройство се използва в токоизправители със светлинно управление и е най-ефективно при управление на високи токове при високи напрежения Скорост на реакция на светлина - по-малко от 1 µs).
2. излъчващи устройства
3. фотоволтаични клетки (слънчеви батерии).
43. Елементи на оптоелектрониката. Осветителни устройства
Осветителните устройства са излъчващи устройства, които преобразуват електрическата енергия в енергия на оптичното излъчване с определена дължина на вълната или в тесен диапазон от дължини на вълните. Работата на управляваните източници на оптично лъчение се основава на едно от следните физични явления: температурно сияние, газоразрядно лъчение, електролуминесценция, стимулирано излъчване. Източниците на радиация могат да бъдат кохерентни (лазери) и некохерентни (лампи с нажежаема жичка, газоразрядни лампи, електролуминесцентни елементи, инжекционни светодиоди).
Принципът на действие на полупроводниковите излъчващи устройства се основава на явлението електролуминесценция - явлението излъчване на светлина от тела под въздействието на електрическо поле. Електролуминесценцията е частен случай на луминесценция - електромагнитно нетермично излъчване с продължителност, значително по-голяма от периода на светлинни трептения. Твърдите, течните и газообразните тела могат да луминесцират. Оптоелектронните устройства използват луминесценцията на полупроводници с кристални примеси с широка ширина на лентата. В полупроводниците генерирането на оптично лъчение се осигурява чрез инжекционна електролуминесценция. Генерирането на оптично лъчение в pn преход съчетава два процеса: инжектиране на носител и електролуминесценция.
Светодиодът е полупроводниково устройство с един или повече електрически прехода, което преобразува електрическата енергия в енергията на некохерентно светлинно излъчване, когато p-n преходът е предубеден в посока напред. Емисионната способност на светодиода се характеризира с: вътрешна квантова ефективност (или вътрешен квантов добив), определена от съотношението на броя на генерираните фотони към броя на носителите на заряд, инжектирани в активната област за същия период от време; външна квантова ефективност на излъчване (квантов добив), определена от съотношението на броя на фотоните, излъчени от диода във външното пространство, към броя на носителите, инжектирани през p-n прехода.
Характеристики на светодиода: характеристика ток-напрежение, характеристика на яркостта (зависимост на яркостта на излъчването от тока, протичащ през p-n прехода), спектрална характеристика (зависимост на интензитета на излъчване от дължината на вълната на излъчената светлина или от енергията на излъчената светлина кванти). LED параметри: светлинен интензитет (светлинен поток за единица плътен ъгъл в дадена посока, изразен в кандели (cd)), яркост на излъчване (съотношение на светлинен интензитет към светлинна повърхност), постоянно напрежение (спад на напрежението върху диода при дадена текущ) ; цвят на светене или дължина на вълната, съответстваща на максималния светлинен поток; максимално допустимият прав прав ток (определя максималната яркост на излъчването), максимално допустимото постоянно обратно напрежение.