4.1 Оптоелектроніка
Оптоелектроніка — один з найбільш розвинутих напрямків у функціональній мікроелектроніці, оскільки оптичні і фотоелектричні явища досить добре вивчені, а технічні засоби, засновані на цих явищах, тривалий час використовуються в електроніці (фотоелементи, фотоелектронні множники, фото діоди, фото транзистори й ін.).
О
птоелектроніка
основана на електронно-оптичному
принципі одержання, передачі, обробки
і збереження інформації, носієм якої є
електричний нейтральний фотон. Сполучення
в фотоелектронних функціональних
пристроях двох способів обробки і
передачі інформації — оптичного й
електричного — дозволяє досягати
величезної швидкодії, високої щільності
розміщення збереженої інформації,
створення високоефективних
засобів відображення інформації.
Перевагою елементів оптоелектроніки
є те, що вони оптично зв'язані, а електрично
ізольованні між собою.
Рисунок. 4.1. Структурна схема однієї спрямованості
Основним елементом оптоелектроніки, є оптрон. Найпростіший оптрон являє собою чотириполюсник (мал. 4.1), що складається з трьох елементів: джерела випромінювання (фото випромінювача) 1, світовода 2 і приймачі випромінювання (фотоприймача) 3.
Сполучення фотовипромінювача і фотоприймача в оптроні одержало назву оптоэлектронної пари. Світлодіоди, виконані на основі арсени-да галію, фосфіду галію, фосфіду кремнію, карбіду кремнію. Можливості оптрона визначаються характеристиками фотоприймача, цей елемент і дає назва оптрона в цілому. До основних різновидів оптронів відносяться: резисторні (фотоприймачем служить фоторезистор); діодні (фотоприймач — фотодіод); транзисторні (фотоприймач-фототранзистор) і тиристорні (фотоприймач — фототиристор).
Рисунок 4.2. Схематичне зображення оптронів: а-резисторного; в- транзисторного; г-тиристорного
На мал. 4.3 приведені деякі найпростіші схеми, що дозволяють реалізувати специфічні властивості цих приладів. Наприклад, резисторний оптрон, , може бути використаний у якості керованого резистивного дільника напруги. Під впливом керуючого вхідної напруги (Uвх) змінюється прямий струм світлодіода і його випромінювання.
Відповідно змінюється опір фоторезистора, а отже, і розподіл напруги джерела Е2 на фоторезисторі і вихідному резисторі R2.
Подібний керований резистор може бути використаний у різних електронних схемах, наприклад, для дистанційного керування коефіцієнтом підсилення в підсилювача.
На мал. 4.3, б показана схема включення діодного оптрона. Ця схема може працювати в ключовому (імпульсному) режимі і при цьому створювати на виході імпульсну напругу, що перевищує по своїй амплітуді рівень керуючих вхідних імпульсів. Напруга на виході, залежить від струму фотодіода. Величина струму фотодіода, керується світловим потоком світлодіода, що змінюється за законом зміни імпульсного вхідного сигналу. При цьому амплітуда вхідних імпульсів, що впливають на світлодіод, може бути значно менше, ніж напруга Uвх.
Рисунок 4.3. Застосування оптронів:
а — як керовані резистори; б — у ключових схемах.