Оптоэлектронные устройства

Оптоэлектронные устройства – компоненты оптоэлектроники, чувствительные к электромагнитным волнам в доступных человеку утрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, способные создавать излучение некогерентного или когерентного характера видимом пределе, а также использовать его.

Принцип работы любого из них связан с явлением внутреннего и внешнего фотоэффекта.

Все устройства данного типа нашли применение в сферах вычислительной техники, сбора и хранения и обработки информационных потоков и фотодела.

Компоненты оптоэлектроники зачастую неоднородны.

Разные части одного устройства отличаются не только по составу, но нередко производятся из совершенно разных материалов. Разница характеристик и пределов прочности составных частей нередко отрицательно сказывается на КПД. Создание нового оптоэлектронного свойства, отвечающего требованиям рынка, – непростая задача даже для передовой области информационных технологий.

Помимо прочего оптоэлектроника – одна из самых дорогих и наукоемких отраслей современного производства. Требования миниатюрности, согласованности работы, равной чувствительности или нечувствительности, а также высокотехнологичности этих деталей целиком подчинены темпам развития индустрии в целом.

Как следствие – повышается не только производительность и технологичность оптических компонентов, но и их конечная стоимость каждого нового продукта.

К опорной базе оптоэлектроники относят:

• оптоизлучатели и источники, в числе которых можно назвать светоизлучающие диоды и лазеры;
  
• фотоприемники излучения, к которым относят фоторезисторы и фотодиоды;
  
• оптопары или изоляторы напряжения, такие как светодиод-фотодиод, светодиод-фототранзистор, светодиод-фототиристор.
  

В нее также входят преобразующие и комплексные оптоэлектронные устройства, такие как:

• модуляторы и дефлекторы, способные управлять освещением;
  
• индикаторы, отвечающие за вывод и отображение информации;
  
• каланы оптосвязи и запоминающие оптоэлектронные устройства.
  

Оптический диапазон большинства перечисленных компонентов лежит в пределах волн от 3.88 до 0.78 мкв с частотой в 1015 Гц. Впрочем, некоторые фотоэлектронные устройства способны работать и на частотах постоянного тока, близких к предельным – от 107 до 108 Гц.

Конечное значение частоты определяется только скоростью работы излучателя и быстротой реакции фотоприемника.

Все оптоэлектронную базу можно разделить на:

• Излучатели или источники излучения.
  
• Фотоприемники или приемники излучения.
  
• Оптопары или оптроны.
  

Конструктивно составное оптоэлектронное устройство представляет собой оптическую диаду светоизлучателя и фотоприемника, убранных под один корпус. Именно так выглядит стандартный оптрон, он же оптопара.

Приемник и источник внутри корпуса оптопары практически не влияют друг на друга, позволяя создавать однонаправленный поток информации. Оптопары также невосприимчивы к электромагнитным полям, лучше защищены от помех. Их информационная емкость выше, как и частотная чувствительность.

Фоторезистор – прибор в технологии полупроводников, величина сопротивления в котором меняется в момент облучения светом. Материалом для этих устройств служат светочувствительные соединения кадмия – сульфиды и селениды.

Фоторезисторы работают на внутреннем фотоэффекте. Это процесс, в результате которого фотоновый поток попадает на полупроводник фоторезистора, увеличивая его проводимость за счет возникновения новых пар электрон-дырка.

Это явление также называют эффектом фотопроводимости.

Фоторезисторы присутствуют среди деталей фотооборудования, устройств автоматического открытия дверей, датчиках присутствия и освещенности.

Фотодиоды – диоды, принимающие и преобразующие излучение посредством p-n перехода. Они трансформируют свет, падающий на фоточувствительную область, в электрический заряд. Под действием излучения в области p-n перехода на фотодиоде и прилегающих областях происходит генерация новых пар электрон-дырка.

Фотодиоды используют как с, так и без внешнего источника энергии.

Фототранзисторы по принципу работы и характеру сходны с обычными транзисторами биполярного типа. Разница лишь в том, что положение характеристики в них определяется величиной светового потока, а не силой тока.

В той же мере фототиристор во всем подобен стандартному тиристору. Характерной особенностью для первого является то, что для активации фототиристора необходим световой импульс, а не импульс тока управления.