Ilmu pengetahuan modern secara aktif berkembang ke berbagai arah, mencoba mencakup semua bidang kegiatan yang berpotensi bermanfaat. Di antara semua ini, perangkat optoelektronik harus dipilih, yang digunakan baik dalam proses transmisi data maupun penyimpanan atau pemrosesannya. Mereka digunakan hampir di mana-mana di mana teknologi yang kurang lebih canggih digunakan.
Apa ini?
Perangkat optoelektronik, juga dikenal sebagai optocoupler, adalah perangkat tipe semikonduktor khusus yang mampu mengirim dan menerima radiasi. Elemen struktural ini disebut fotodetektor dan pemancar cahaya. Mereka mungkin memiliki pilihan yang berbeda untuk berkomunikasi satu sama lain. Prinsip pengoperasian produk tersebut didasarkan pada konversi listrik menjadi cahaya, serta kebalikan dari reaksi ini. Akibatnya, satu perangkat dapat mengirim sinyal tertentu, sementara yang lain menerimanya dan "mendekripsi". Perangkat optoelektronik digunakan di:
- peralatan unit komunikasi;
- rangkaian masukan alat ukur;
- sirkuit tegangan tinggi dan arus tinggi;
- thyristor dan triac yang kuat;
- perangkat relai dan sebagainyaselanjutnya.
Semua produk tersebut dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kelompok dasar, tergantung pada masing-masing komponen, desain, atau faktor lainnya. Lebih lanjut tentang itu di bawah ini.
Emitter
Perangkat dan perangkat optoelektronik dilengkapi dengan sistem transmisi sinyal. Mereka disebut emitor dan, tergantung pada jenisnya, produknya dibagi sebagai berikut:
- Laser dan LED. Elemen-elemen seperti itu termasuk yang paling serbaguna. Mereka dicirikan oleh efisiensi tinggi, spektrum sinar yang sangat sempit (parameter ini juga dikenal sebagai kuasi-kromatisitas), rentang operasi yang cukup luas, mempertahankan arah radiasi yang jelas dan kecepatan yang sangat tinggi. Perangkat dengan pemancar seperti itu bekerja untuk waktu yang sangat lama dan sangat andal, ukurannya kecil dan berkinerja baik di bidang model mikroelektronika.
- Sel elektroluminesen. Elemen desain seperti itu menunjukkan parameter kualitas konversi yang tidak terlalu tinggi dan tidak bekerja terlalu lama. Pada saat yang sama, perangkat sangat sulit untuk dikelola. Namun, mereka paling cocok untuk fotoresistor dan dapat digunakan untuk membuat struktur multi-elemen dan multi-fungsi. Namun demikian, karena kekurangannya, sekarang emitor jenis ini sangat jarang digunakan, hanya ketika mereka benar-benar tidak dapat ditiadakan.
- Lampu neon. Output cahaya dari model ini relatif rendah, dan mereka juga tidak tahan terhadap kerusakan dengan baik dan tidak bertahan lama. Berbeda dalam ukuran besar. Mereka sangat jarang digunakan, pada jenis perangkat tertentu.
- Lampu pijar. Pemancar seperti itu hanya digunakan pada peralatan resistor dan tidak digunakan di tempat lain.
Akibatnya, model LED dan laser secara optimal cocok untuk hampir semua area aktivitas, dan hanya di beberapa area yang tidak memungkinkan untuk melakukan sebaliknya, opsi lain digunakan.
Photodetector
Klasifikasi perangkat optoelektronik juga dibuat menurut jenis bagian desain ini. Berbagai jenis produk dapat digunakan sebagai elemen penerima.
- Photothyristor, transistor dan dioda. Semuanya milik perangkat universal yang mampu bekerja dengan transisi tipe terbuka. Paling sering, desainnya didasarkan pada silikon, dan karena itu, produk mendapatkan rentang sensitivitas yang cukup luas.
- Fotoresistor. Ini adalah satu-satunya alternatif yang memiliki keuntungan utama mengubah properti dengan cara yang sangat kompleks. Ini membantu untuk mengimplementasikan segala macam model matematika. Sayangnya, itu adalah fotoresistor yang inersia, yang secara signifikan mempersempit ruang lingkup aplikasi mereka.
Penerimaan sinar adalah salah satu elemen paling dasar dari perangkat semacam itu. Hanya setelah dapat diterima, pemrosesan lebih lanjut dimulai, dan tidak mungkin jika kualitas komunikasi tidak cukup tinggi. Akibatnya, perhatian besar diberikan pada desain fotodetektor.
Saluran optik
Fitur desain produk dapat ditunjukkan dengan baik oleh sistem penunjukan yang digunakan untuk perangkat fotoelektronik dan optoelektronik. Hal ini juga berlaku untuk saluran transmisi data. Ada tiga opsi utama:
- Saluran memanjang. Fotodetektor dalam model seperti itu cukup jauh dari saluran optik, membentuk panduan cahaya khusus. Opsi desain inilah yang secara aktif digunakan di jaringan komputer untuk transfer data aktif.
- Channel tertutup. Jenis konstruksi ini menggunakan perlindungan khusus. Ini dengan sempurna melindungi saluran dari pengaruh eksternal. Model untuk sistem isolasi galvanik diterapkan. Ini adalah teknologi yang cukup baru dan menjanjikan, yang sekarang terus ditingkatkan dan secara bertahap menggantikan relai elektromagnetik.
- Buka saluran. Desain ini menyiratkan adanya celah udara antara fotodetektor dan emitor. Model digunakan dalam sistem diagnostik atau berbagai sensor.
Rentang spektrum
Dari sudut pandang indikator ini, semua jenis perangkat optoelektronik dapat dibagi menjadi dua jenis:
- Jarak dekat. Panjang gelombang dalam hal ini berkisar antara 0,8-1,2 mikron. Paling sering, sistem seperti itu digunakan di perangkat yang menggunakan saluran terbuka.
- Jarak jauh. Di sini panjang gelombang sudah 0,4-0,75 mikron. Digunakan di sebagian besar jenis produk lain dari jenis ini.
Desain
Menurut indikator ini, perangkat optoelektronik dibagi menjadi tiga kelompok:
- Spesial. Ini termasuk perangkat yang dilengkapi dengan beberapa emitor dan fotodetektor, sensor untuk keberadaan, posisi, asap, dan sebagainya.
- Integral. Dalam model seperti itu, sirkuit logika khusus, komparator, amplifier, dan perangkat lain juga digunakan. Antara lain, keluaran dan masukannya diisolasi secara galvanis.
- Dasar. Ini adalah versi produk yang paling sederhana di mana penerima dan pemancar hadir hanya dalam satu salinan. Mereka dapat berupa thyristor dan transistor, dioda, resistif, dan secara umum lainnya.
Ketiga grup atau masing-masing secara terpisah dapat digunakan di perangkat. Elemen struktural memainkan peran penting dan secara langsung mempengaruhi fungsionalitas produk. Pada saat yang sama, peralatan yang kompleks juga dapat menggunakan varietas dasar yang paling sederhana, jika sesuai. Tapi kebalikannya juga benar.
Perangkat optoelektronik dan aplikasinya
Dari sudut pandang penggunaan perangkat, semuanya dapat dibagi menjadi 4 kategori:
- Sirkuit terintegrasi. Digunakan di berbagai perangkat. Prinsip ini digunakan antara elemen struktur yang berbeda dengan menggunakan bagian-bagian terpisah yang diisolasi satu sama lain. Ini mencegah komponen berinteraksi dengan cara apa pun selainyang disediakan oleh pengembang.
- Isolasi. Dalam hal ini, pasangan resistor optik khusus digunakan, jenis dioda, thyristor atau transistornya, dan sebagainya.
- Transformasi. Ini adalah salah satu kasus penggunaan yang paling umum. Di dalamnya, arus diubah menjadi cahaya dan diterapkan dengan cara ini. Contoh sederhananya adalah semua jenis lampu.
- Transformasi terbalik. Ini adalah versi yang sepenuhnya berlawanan, di mana cahaya diubah menjadi arus. Digunakan untuk membuat semua jenis receiver.
Faktanya, sulit membayangkan hampir semua perangkat yang menggunakan listrik dan tidak memiliki beberapa bentuk komponen optoelektronik. Mereka mungkin disajikan dalam jumlah kecil, tetapi mereka akan tetap ada.
Hasil
Semua perangkat optoelektronik, thyristor, dioda, perangkat semikonduktor adalah elemen struktural dari berbagai jenis peralatan. Mereka memungkinkan seseorang untuk menerima cahaya, mengirimkan informasi, memproses atau bahkan menyimpannya.
