36. Оптоэлектронные элементы (оэ). Источники излучения: определения, принцип работы, режимы питания и схемы включения сид.
Для передачи информации используются фотоны (нейтроны).
Достоинства:
1) Высокое быстродействие и емкость каналов передачи информации посредством оптического излучения;
2) Диапазон излучения в 103÷105 раз выше;
3) Высокая плотность записи информации (луч лазера распр. на площадке 1 мкм2);
4) Высокая помехозащищенность;
5) Отсутствие взаимных наводок в каналах связи;
6) Отсутствие влияния магнитных и электрических полей;
7) Отсутствие влияние источника и приемника сигнала;
8) Достаточная высокая степень независимости оптического переключения от радиационных воздействий.
Недостатки:
1) Низкая временная и температурная стабильность характеристик;
2) Сложность создания универсальных приборов;
3) Очень жесткие требования к технологии изготовления;
4) Сравнительно большая потребляемая мощность.
Оптоэлектронными приборами называют приборы излучающие, принимающие и преобразующие информацию в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом спектре волн, или использующие этот спектр для выполнения определенных функций.
λ=0,001÷0,38 мкм – у/ф;
λ=0,38÷0,78 мкм – видимый;
λ=0,78÷1000 мкм – и/кр;
Основная часть о/э приборов работает с λ=0,2÷20 мкм.
Состав:
1) П/п приборы, которые работают во всех трех спектрах;
2) Источники отображения информации;
3) Сканеры (считывающие устройства);
4) Излучатели и приемники оптического излучения (фотоизлучатели и фотоприемники);
Основные элементы о/э приборов:
• источник оптического излучения – прибор, который в зависимости от изменения эл-го сигнала меняет № светового потока или величину освещенности;
• фотопринимающее устройство.
Универсальным прибором является пара с фотонной связью, которая называется оптроном (оптопарой)
1
)
4-полюсник, зажимы которого электрические, а внутренняя связь – фотонная.
1. Фотоизлучатель;
2. Оптический канал;
3. Фотоприемник.
2
)
1. Приемник; прим. для преобразования и/кр изл. в видимое
2. Усилитель; или наоборот.
3. Излучатель.
Оптоэлектронные источники излучения.
Инжекционные светоизлучательные диоды (СИД).
Принцип работы СИД основан на некогерентной инжекционной электролюминесценции, т.е. излучение оптического свечения под воздействием прямого тока, возникающего в p-n переходе, смещенного в прямом направлении.
При
приложении прямого напряжения частицы
из одной области инжектируют в другую,
где они являются неосновными. При
производстве СИД эта инжекция создается
преимущественно однонаправленной.
Создается вполне определенная ширина
запрещенной зоны(сW=1.5÷3
эВ). При переходе
в p-n
переходе к n-области
– неустойчивое энерг. состояние
проводника, при котором
из зоны проводимости переходят в
валентную зону (т.е. в зону, расположенную
на более низком энергетическом уровне)
с отдачей энергии в виде фотона. Такой
процесс происходит и в об. пров-ке, но в
этом случае энергия фотона отдается
атомам кристаллической решетки и
используется для передачи других
в валентную зону. Этот процесс происходит
из-за наличия в запретной зоне примесных
ловушек.
При
производстве СИД вводят спец. примеси
– напр. Ga-As-P,
Ga-As-Al,
фофсид галлия,- которые уже не способны
поглощать энергию фотонов, если энергия
больше
.
Хотя часть
,
облад. энергией, меньшей указанного
выше значения по прежнему идет на
передачу
с более высоких
слоев в более низкие, в валентную зону.
Процесс этот сопровождается отдачей
энергии. С добавлением Zn
и N
– смещение в видимом спектре в сторону
зеленого и красного света.
Р
ежимы
питания и основные схемы включения:
1) Постоянный ток.
ICD=(UП - UCD)/R
2) Импульсный ток.
ID=I0*
Q=T/tИ
ЗГ - задающий
генератор
3
)
Экспоненциальный.
I
CD=α*I0*T/(1-e
-α
T
)
T – полн. вр. изм.
экспоненты
tИ – пост-я вр. эксп-ты
Импульсный – экономичен, возможность передачи информации по двум каналам.
Эксп-й – позволяет линеаризировать градуировочные характеристики нелинейных приборов. Используется для реализации математических операций.
Схемы вкл.:
