La science moderne se développe activement dans diverses directions, essayant de couvrir tous les domaines d'activité potentiellement utiles. Parmi tout cela, il convient de distinguer les dispositifs optoélectroniques, qui sont utilisés à la fois dans le processus de transmission de données et dans leur stockage ou traitement. Ils sont utilisés presque partout où une technologie plus ou moins sophistiquée est utilisée.
Qu'est-ce que c'est ?
Les dispositifs optoélectroniques, également connus sous le nom d'optocoupleurs, sont des dispositifs spéciaux de type semi-conducteur capables d'envoyer et de recevoir des rayonnements. Ces éléments structurels sont appelés photodétecteur et émetteur de lumière. Ils peuvent avoir différentes options pour communiquer entre eux. Le principe de fonctionnement de tels produits est basé sur la conversion de l'électricité en lumière, ainsi que sur l'inverse de cette réaction. En conséquence, un appareil peut envoyer un certain signal, tandis que l'autre le reçoit et le "déchiffre". Les dispositifs optoélectroniques sont utilisés dans:
- unités de communication d'équipement;
- circuits d'entrée des appareils de mesure;
- circuits haute tension et courant fort;
- thyristors et triacs puissants;
- dispositifs de relais et ainsi de suitesuivant.
Tous ces produits peuvent être classés en plusieurs groupes de base, en fonction de leurs composants individuels, de leur conception ou d'autres facteurs. Plus d'informations à ce sujet ci-dessous.
Émetteur
Les appareils et appareils optoélectroniques sont équipés de systèmes de transmission de signaux. Ils sont appelés émetteurs et, selon le type, les produits sont divisés comme suit:
- Laser et LED. Ces éléments sont parmi les plus polyvalents. Ils se caractérisent par un rendement élevé, un spectre de faisceau très étroit (ce paramètre est également appelé quasi-chromaticité), une plage de fonctionnement assez large, le maintien d'une direction de rayonnement claire et une vitesse très élevée. Les appareils dotés de tels émetteurs fonctionnent très longtemps et sont extrêmement fiables, ils sont de petite taille et performants dans le domaine des modèles microélectroniques.
- Cellules électroluminescentes. Un tel élément de conception montre un paramètre de qualité de conversion pas très élevé et ne fonctionne pas trop longtemps. Dans le même temps, les appareils sont très difficiles à gérer. Cependant, ils conviennent mieux aux photorésistances et peuvent être utilisés pour créer des structures multi-éléments et multifonctionnelles. Néanmoins, en raison de leurs défauts, les émetteurs de ce type sont désormais utilisés assez rarement, uniquement lorsqu'ils ne peuvent vraiment pas être supprimés.
- Lampes au néon. Le rendement lumineux de ces modèles est relativement faible, et ils ne résistent pas bien aux dommages et ne durent pas longtemps. Différence dans les grandes tailles. Ils sont utilisés extrêmement rarement, dans certains types d'appareils.
- Lampes à incandescence. De tels émetteurs ne sont utilisés que dans les équipements de résistance et nulle part ailleurs.
En conséquence, les modèles LED et laser sont parfaitement adaptés à presque tous les domaines d'activité, et seulement dans certains domaines où il est impossible de faire autrement, d'autres options sont utilisées.
Photodétecteur
La classification des dispositifs optoélectroniques est également effectuée en fonction du type de cette partie de la conception. Différents types de produits peuvent être utilisés comme élément de réception.
- Photothyristors, transistors et diodes. Tous appartiennent à des dispositifs universels capables de fonctionner avec une transition de type ouvert. Le plus souvent, la conception est basée sur le silicium et, de ce fait, les produits bénéficient d'une gamme de sensibilité assez large.
- Photorésistances. C'est la seule alternative qui a pour principal avantage de modifier les propriétés de manière très complexe. Cela aide à mettre en œuvre toutes sortes de modèles mathématiques. Malheureusement, ce sont les photorésistances qui sont inertielles, ce qui réduit considérablement la portée de leur application.
La réception des faisceaux est l'un des éléments les plus élémentaires d'un tel appareil. Ce n'est qu'après sa réception que la suite du traitement commence et qu'elle ne sera pas possible si la qualité de la communication n'est pas suffisamment élevée. En conséquence, une grande attention est accordée à la conception du photodétecteur.
Canal optique
Les caractéristiques de conception des produits peuvent être bien illustrées par le système de désignation utilisé pour les appareils photoélectroniques et optoélectroniques. Ceci s'applique également au canal de transmission de données. Il existe trois options principales:
- Canal allongé. Le photodétecteur d'un tel modèle est suffisamment éloigné du canal optique, formant un guide de lumière spécial. C'est cette option de conception qui est activement utilisée dans les réseaux informatiques pour le transfert actif de données.
- Canal fermé. Ce type de construction utilise une protection spéciale. Il protège parfaitement le canal des influences extérieures. Des modèles pour un système d'isolation galvanique sont appliqués. Il s'agit d'une technologie relativement nouvelle et prometteuse, qui est maintenant continuellement améliorée et remplace progressivement les relais électromagnétiques.
- Ouvrir le canal. Cette conception implique la présence d'un entrefer entre le photodétecteur et l'émetteur. Les modèles sont utilisés dans les systèmes de diagnostic ou divers capteurs.
Gamme spectrale
Du point de vue de cet indicateur, tous les types de dispositifs optoélectroniques peuvent être divisés en deux types:
- Portée proche. La longueur d'onde dans ce cas varie de 0,8 à 1,2 microns. Le plus souvent, un tel système est utilisé dans les appareils utilisant un canal ouvert.
- Longue portée. Ici, la longueur d'onde est déjà de 0,4 à 0,75 microns. Utilisé dans la plupart des types d'autres produits de ce type.
Design
Selon cet indicateur, les dispositifs optoélectroniques sont divisés en trois groupes:
- Spécial. Cela inclut les appareils équipés de plusieurs émetteurs et photodétecteurs, des capteurs de présence, de position, de fumée, etc.
- Intégral. Dans de tels modèles, des circuits logiques spéciaux, des comparateurs, des amplificateurs et d'autres dispositifs sont également utilisés. Entre autres choses, leurs sorties et entrées sont isolées galvaniquement.
- Élémentaire. Il s'agit de la version la plus simple des produits dans lesquels le récepteur et l'émetteur sont présents en un seul exemplaire. Ils peuvent être à la fois thyristors et transistors, diodes, résistifs et, en général, tout autre.
Les trois groupes ou chacun séparément peuvent être utilisés dans les appareils. Les éléments structurels jouent un rôle important et affectent directement la fonctionnalité du produit. Dans le même temps, les équipements complexes peuvent également utiliser les variétés élémentaires les plus simples, si cela est approprié. Mais le contraire est également vrai.
Dispositifs optoélectroniques et leurs applications
Du point de vue de l'utilisation des appareils, tous peuvent être divisés en 4 catégories:
- Circuits intégrés. Utilisé dans une variété d'appareils. Le principe est utilisé entre différents éléments structuraux à l'aide de pièces distinctes et isolées les unes des autres. Cela empêche les composants d'interagir d'une manière autre quecelui fourni par le développeur.
- Isolation. Dans ce cas, des paires de résistances optiques spéciales sont utilisées, leurs variétés de diodes, de thyristors ou de transistors, etc.
- Transformation. C'est l'un des cas d'utilisation les plus courants. Dans celui-ci, le courant est transformé en lumière et appliqué de cette manière. Un exemple simple est toutes sortes de lampes.
- Transformation inverse. C'est une version complètement opposée, dans laquelle c'est la lumière qui se transforme en courant. Utilisé pour créer toutes sortes de récepteurs.
En fait, il est difficile d'imaginer presque n'importe quel appareil fonctionnant à l'électricité et dépourvu d'une forme ou d'une autre de composants optoélectroniques. Ils peuvent être présentés en petit nombre, mais ils seront toujours présents.
Résultats
Tous les dispositifs optoélectroniques, thyristors, diodes, dispositifs à semi-conducteurs sont des éléments structurels de différents types d'équipements. Ils permettent à une personne de recevoir de la lumière, de transmettre des informations, de les traiter ou même de les stocker.
