A ciência moderna está se desenvolvendo ativamente em várias direções, tentando cobrir todas as possíveis áreas de atividade potencialmente úteis. Dentre tudo isso, destacam-se os dispositivos optoeletrônicos, que são utilizados tanto no processo de transmissão de dados quanto no seu armazenamento ou processamento. Eles são usados em quase todos os lugares onde uma tecnologia mais ou menos sofisticada é usada.
O que é isso?
Dispositivos optoeletrônicos, também conhecidos como optoacopladores, são dispositivos especiais do tipo semicondutor capazes de enviar e receber radiação. Esses elementos estruturais são chamados de fotodetectores e emissores de luz. Eles podem ter diferentes opções de comunicação entre si. O princípio de funcionamento de tais produtos é baseado na conversão de eletricidade em luz, bem como o inverso dessa reação. Como resultado, um dispositivo pode enviar um determinado sinal, enquanto o outro o recebe e "descriptografa". Dispositivos optoeletrônicos são usados em:
- unidades de comunicação do equipamento;
- circuitos de entrada de dispositivos de medição;
- circuitos de alta tensão e alta corrente;
- poderosos tiristores e triacs;
- dispositivos de relé e assimpróximo.
Todos esses produtos podem ser classificados em vários grupos básicos, dependendo de seus componentes individuais, design ou outros fatores. Mais sobre isso abaixo.
Emissor
Os dispositivos e dispositivos optoeletrônicos são equipados com sistemas de transmissão de sinal. Eles são chamados de emissores e, dependendo do tipo, os produtos são divididos da seguinte forma:
- Laser e LEDs. Tais elementos estão entre os mais versáteis. Eles são caracterizados por alta eficiência, um espectro de feixe muito estreito (este parâmetro também é conhecido como quase-cromaticidade), uma faixa de operação bastante ampla, mantendo uma direção clara de radiação e velocidade muito alta. Dispositivos com tais emissores funcionam por muito tempo e são extremamente confiáveis, são pequenos em tamanho e funcionam bem no campo de modelos microeletrônicos.
- Células eletroluminescentes. Esse elemento de design mostra um parâmetro de qualidade de conversão não muito alto e não funciona por muito tempo. Ao mesmo tempo, os dispositivos são muito difíceis de gerenciar. No entanto, eles são mais adequados para fotoresistores e podem ser usados para criar estruturas multielementares e multifuncionais. No entanto, devido às suas deficiências, agora emissores deste tipo são usados muito raramente, apenas quando eles realmente não podem ser dispensados.
- Lâmpadas de néon. A saída de luz desses modelos é relativamente baixa e eles também não suportam bem os danos e não duram muito. Diferem em tamanhos grandes. Eles são usados muito raramente, em certos tipos de dispositivos.
- Lâmpadas incandescentes. Esses emissores são usados apenas em equipamentos de resistores e em nenhum outro lugar.
Como resultado, os modelos de LED e laser são ideais para quase todas as áreas de atividade e apenas em algumas áreas onde é impossível fazer o contrário, outras opções são usadas.
Fotodetector
A classificação dos dispositivos optoeletrônicos também é feita de acordo com o tipo desta parte do projeto. Diferentes tipos de produtos podem ser usados como elemento receptor.
- Fototiristores, transistores e diodos. Todos eles pertencem a dispositivos universais capazes de trabalhar com uma transição do tipo aberto. Na maioria das vezes, o design é baseado em silício e, por causa disso, os produtos obtêm uma faixa bastante ampla de sensibilidade.
- Fotoresistores. Esta é a única alternativa que tem a principal vantagem de alterar propriedades de forma muito complexa. Isso ajuda a implementar todos os tipos de modelos matemáticos. Infelizmente, são os fotorresistores que são inerciais, o que restringe significativamente o escopo de sua aplicação.
Recepção de feixe é um dos elementos mais básicos de qualquer dispositivo. Somente depois que ele pode ser recebido, o processamento adicional começa e não será possível se a qualidade da comunicação não for alta o suficiente. Como resultado, grande atenção é dada ao design do fotodetector.
Canal óptico
As características de design dos produtos podem ser bem evidenciadas pelo sistema de designação utilizado para dispositivos fotoeletrônicos e optoeletrônicos. Isso também se aplica ao canal de transmissão de dados. Existem três opções principais:
- Canal alongado. O fotodetector em tal modelo está longe o suficiente do canal óptico, formando um guia de luz especial. É esta opção de design que é usada ativamente em redes de computadores para transferência ativa de dados.
- Canal fechado. Este tipo de construção usa proteção especial. Protege perfeitamente o canal de influências externas. São aplicados modelos para um sistema de isolamento galvânico. Esta é uma tecnologia bastante nova e promissora, que agora está sendo continuamente aprimorada e substituindo gradualmente os relés eletromagnéticos.
- Canal aberto. Este projeto implica a presença de um espaço de ar entre o fotodetector e o emissor. Os modelos são usados em sistemas de diagnóstico ou vários sensores.
Intervalo espectral
Do ponto de vista deste indicador, todos os tipos de dispositivos optoeletrônicos podem ser divididos em dois tipos:
- Perto do alcance. O comprimento de onda neste caso varia de 0,8-1,2 mícrons. Na maioria das vezes, esse sistema é usado em dispositivos que usam um canal aberto.
- Longo alcance. Aqui o comprimento de onda já é de 0,4-0,75 mícrons. Usado na maioria dos tipos de outros produtos desse tipo.
Design
De acordo com este indicador, os dispositivos optoeletrônicos são divididos em três grupos:
- Especial. Isso inclui dispositivos equipados com vários emissores e fotodetectores, sensores de presença, posição, fumaça e assim por diante.
- Integral. Em tais modelos, circuitos lógicos especiais, comparadores, amplificadores e outros dispositivos são usados adicionalmente. Entre outras coisas, suas saídas e entradas são galvanicamente isoladas.
- Elementar. Esta é a versão mais simples de produtos em que o receptor e o emissor estão presentes em apenas uma cópia. Eles podem ser tiristor e transistor, diodo, resistivo e, em geral, qualquer outro.
Todos os três grupos ou cada um separadamente podem ser usados em dispositivos. Os elementos estruturais desempenham um papel significativo e afetam diretamente a funcionalidade do produto. Ao mesmo tempo, equipamentos complexos também podem usar as variedades mais simples e elementares, se for apropriado. Mas o oposto também é verdadeiro.
Dispositivos optoeletrônicos e suas aplicações
Do ponto de vista do uso dos dispositivos, todos eles podem ser divididos em 4 categorias:
- Circuitos integrados. Usado em uma variedade de dispositivos. O princípio é usado entre diferentes elementos estruturais usando partes separadas que são isoladas umas das outras. Isso evita que os componentes interajam de qualquer maneira que não sejao fornecido pelo desenvolvedor.
- Isolamento. Neste caso, são usados pares de resistores ópticos especiais, suas variedades de diodo, tiristor ou transistor, e assim por diante.
- Transformação. Este é um dos casos de uso mais comuns. Nele, a corrente é transformada em luz e aplicada desta forma. Um exemplo simples são todos os tipos de lâmpadas.
- Transformação reversa. Esta é uma versão completamente oposta, na qual é a luz que se transforma em corrente. Usado para criar todos os tipos de receptores.
Na verdade, é difícil imaginar quase qualquer dispositivo que funcione com eletricidade e não tenha algum tipo de componentes optoeletrônicos. Eles podem ser apresentados em pequenos números, mas ainda estarão presentes.
Resultados
Todos os dispositivos optoeletrônicos, tiristores, diodos, dispositivos semicondutores são elementos estruturais de diferentes tipos de equipamentos. Eles permitem que uma pessoa receba luz, transmita informações, processe ou até mesmo armazene.
