Оптоэлектронные приборы

Наличие устройств, предназначенных для преобразования электрической энергии в световую и обратно, привело к созданию нового класса устройств – оптоэлектронных приборов. Оптоэлектронные приборы – это полупроводниковые приборы, состоящие из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь, которые конструктивно объединены в единый корпус. Наличие оптической связи обеспечивает электрическую изоляцию между его входными и выходными выводами.

По степени сложности оптоэлектронные приборы можно разделить на две группы: собственно оптопары (оптроны), включающие только излучатель и фотоприемник, и оптоэлектронные интегральные схемы. В состав последних входят одна или несколько оптопар, совмещенных с одним или несколькими усилительными элементами. В качестве излучателя оптопары могут использоваться светодиод, работающий в инфракрасном или видимом диапазонах, люминесцентный излучатель или полупроводниковый лазер. В качестве приемника оптопары находят применение рассмотренные выше фотоэлектрические приборы: фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и др. Следует отметить, что оптопара позволила создать аналог разделительного трансформатора, что является особенно актуальным в интегральной микроэлектронике. Условные обозначения оптопар, включающих различные приемники, приведены на рис. 12.12.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис.12.12.Условные обозначения оптоэлектронных приборов: резисторная оптопара а), диодная оптопара б), транзисторная оптопара в), тиристорная оптопара г), оптоэлектронная интегральная схема д).

К основным достоинствам оптоэлектронных приборов следует отнести:

- возможность обеспечения идеальной электрической (гальванической) развязки между входом и выходом;

- возможность реализации бесконтактного оптического управления электронными объектами и обусловленное этим разнообразие и гибкость конструкторских решений управляющих цепей;

- однонаправленность распространения информации по оптическому каналу, отсутствие обратной реакции приемника на излучатель;

- широкая частотная полоса пропускания оптрона, отсутствие ограничения со стороны низких частот то есть возможность передачи, как переменной, так и постоянной составляющих сигнала;

- невосприимчивость оптических каналов связи к воздействию электромагнитных полей, что обусловливает их защищенность от помех и утечки информации, а также исключает взаимные наводки ;

- физическая и конструктивно-технологическая совместимость с другими полупроводниковыми и микроэлектронными приборами.

К недостаткам оптоэлектронных приборов следует отнести высокое энергопотребление, вызванное двойным преобразованием информации, повышенную чувствительность к температуре и проникающей ядерной радиации и относительно высокий уровень собственных шумов.