Оптик цацрагийн эх үүсвэрүүдийг ашигласан Оптоэлектроник нь ерөнхийдөө маш олон янз байдаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн ихэнх нь (дэд улайсдаг ба хий ялгаруулах гэрлийн чийдэн, нунтаг ба хальсан цахилгаан гэрэлтэгч, вакуум катодолюминесцент болон бусад олон төрлийн) бүхэл бүтэн багцыг хангаж чадахгүй. орчин үеийн шаардлагаба зөвхөн тодорхой төхөөрөмжүүдэд голчлон заагч төхөөрөмж, хэсэгчлэн оптокоуплерт ашигладаг.
Тодорхой эх үүсвэрийн хэтийн төлөвийг үнэлэхдээ идэвхтэй гэрэлтүүлэгч бодис (эсвэл ажлын эзлэхүүнийг дүүргэх бодис) нэгтгэх төлөвийг тодорхойлох үүрэг гүйцэтгэдэг. Бүх боломжит хувилбаруудаас (вакуум, хий, шингэн, хатуу) хатуу төлөвт бодисыг илүүд үздэг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн хамгийн бат бөх, найдвартай байдлыг хангадаг монокристалл бодисыг "дотоод" болгодог.
Оптоэлектроникийн үндэс нь хоёр бүлэг ялгаруулагчаас бүрддэг.
1) когерент цацрагийн (лазер) оптик генераторууд, тэдгээрийн дунд хагас дамжуулагч лазерыг ялгах ёстой;
1) аяндаа цацагдах электролюминесценцийн зарчимд суурилсан гэрэл ялгаруулах хагас дамжуулагч диодууд.
Оптоэлектроник хагас дамжуулагч төхөөрөмж нь хагас дамжуулагч төхөөрөмж юмспектрийн харагдахуйц, хэт улаан туяаны болон (эсвэл) хэт ягаан туяаны бүсэд энэ цацрагт мэдрэмтгий цахилгаан соронзон цацрагийг ялгаруулах буюу хувиргах, эсхүл ийм цацрагийг түүний элементүүдийн дотоод харилцан үйлчлэлд ашиглах.
Оптоэлектроник хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг хагас дамжуулагч ялгаруулагч, цацраг хүлээн авагч, оптокоуплер, оптоэлектроник нэгдсэн хэлхээнд хувааж болно (Зураг 2.1).
Хагас дамжуулагч ялгаруулагч нь спектрийн харагдахуйц, хэт улаан туяаны болон хэт ягаан туяаны бүсэд цахилгаан энергийг цахилгаан соронзон цацрагийн энерги болгон хувиргадаг оптоэлектрон хагас дамжуулагч төхөөрөмж юм.
Олон хагас дамжуулагч ялгаруулагч нь зөвхөн уялдаа холбоогүй цахилгаан соронзон долгионыг ялгаруулж чаддаг. Эдгээрт спектрийн харагдах бүс дэх хагас дамжуулагч ялгаруулагч - хагас дамжуулагч мэдээллийг харуулах төхөөрөмж (гэрэл ялгаруулах диод, хагас дамжуулагчийн тэмдгийн үзүүлэлт, масштаб ба дэлгэц), түүнчлэн спектрийн хэт улаан туяаны бүс дэх хагас дамжуулагч ялгаруулагч - хэт улаан туяаны ялгаруулагч диодууд орно.
Когерент хагас дамжуулагч ялгаруулагч- Эдгээр нь янз бүрийн төрлийн өдөөлт бүхий хагас дамжуулагч лазерууд юм. Тэд тодорхой далайц, давтамж, фаз, тархалтын чиглэл, туйлшрал бүхий цахилгаан соронзон долгионыг ялгаруулж чаддаг бөгөөд энэ нь уялдаа холбоо гэсэн ойлголттой нийцдэг.
Ажлын зорилго нь гэрэл мэдрэмтгий, гэрэл ялгаруулах төхөөрөмжүүдийн шинж чанарыг туршилтаар судлах явдал юм.
Онолын товч мэдээлэл.
Оптоэлектроник хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг ялгаруулах ба гэрэл мэдрэмтгий (фото хүлээн авах) гэсэн хоёр бүлэгт хувааж болно. Эхний бүлэгт LED ба хагас дамжуулагч лазер ялгаруулагч, хоёр дахь бүлэгт фотодиод, фототранзистор, фототиристор, фоторезистор болон бусад хэд хэдэн төрөл багтана.
Танилцуулга. Оптоэлектроникийн орчин үеийн салбар нь янз бүрийн төрлийн гэрэл мэдрэмтгий эсүүд, гэрлийн генераторууд, модуляторууд, дэлгэцүүд гэх мэт оптик болон цахилгааны үзэгдэлтэй холбоотой төхөөрөмжүүдийн судалгааг хамардаг маш өргөн хүрээтэй юм. Бид гэрэл ялгаруулах төхөөрөмж, мэдрэгчийг судлахаар хязгаарлагдах болно.
Тодорхойлолт Оптоэлектроник нь гэрлийг хангах, илрүүлэх, хянах электрон төхөөрөмжийг судлах, ашиглах явдал юм. Оптоэлектроник төхөөрөмжүүд нь оптик эсвэл оптикийг цахилгаан руу цахилгаан хувиргагч, эсвэл ийм төхөөрөмжийг ажиллуулахдаа ашигладаг төхөөрөмж юм.
LED нь түүний найрлагад багтсан хагас дамжуулагч материалын давхаргын хоорондох p-n уулзвар бүхий төхөөрөмж юм. Энэ нь гүйдлийн энергийг цахилгаан соронзон уялдаа холбоогүй цацраг болгон хувиргадаг.
P-n уулзварын бүсэд диодоор дамжих гүйдэл дамжих үед электрон ба нүхний рекомбинац үүснэ. Энэ процессыг дараахь хамаарлаар тодорхойлсон давтамжтай цахилгаан соронзон цацраг дагалдаж болно.
Эдгээр төхөөрөмжүүд нь цахилгаан энергийг гэрлийн энерги болгон хувиргадаг. Тэд цахилгаан эрчим хүчээр идэвхжсэн үед гэрэл ялгаруулдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь гэрэлтүүлэгтэй үед жижиг цахилгаан дохио үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр гэрлийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг.
LED нь оптоэлектроник төхөөрөмж, гэр ахуйн хэрэгсэл, тоглоом болон бусад олон газарт ирдэг өнгөлөг гэрлийн чийдэн хэлбэрээр байдаг. Гэрэл ялгаруулах диодууд нь цахилгаан гүйдэл дамжих үед гэрлийн үйлдвэрлэлд нөлөөлдөг диодууд юм. Диодууд нь зөвхөн нэг чиглэлд гүйдэл урсахыг зөвшөөрдөг, нөгөө тал руу нь биш.
- хагас дамжуулагчийн зурвасын завсарт тохирсон утга; 
- Планкийн тогтмол. Гэсэн хэдий ч энэхүү (цацрагийн) рекомбинацын механизмтай нэгэн зэрэг цацрагийн бус механизм ажилладаг бөгөөд ялангуяа болор тороор энерги шингээхтэй холбоотой байдаг. LED үйлдвэрлэхдээ түүний нөлөөллийг багасгахыг хичээдэг. Цахилгаан энергийг гэрэл болгон хувиргах үр ашгийг утгаараа үнэлдэг 
, дотоод квант үр ашиг гэж нэрлэдэг. Энэ нь ялгарсан фотоны тоог дахин нэгтгэсэн хос тээвэрлэгчдийн тоонд харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог.
Гэрэл ялгаруулах диодууд. Эдгээр хольцууд нь бүтцэд харьцангуй "чөлөөт" электрон үүсгэдэг тул донор атомууд гэж нэрлэгддэг. Эдгээр хольцыг хүлээн авагч атом гэж нэрлэдэг, учир нь электронуудын тоо нь ковалент сүлжээний холбоог дуусгахад хүрэлцэхгүй бөгөөд ингэснээр электроныг хурдан хүлээн авах нүх үүсдэг. Электрон ба нүхний нөлөөн дор хөдөлж болно цахилгаан орон, мөн тэдгээрийг дахин нэгтгэх үед фотон буюу гэрлийн бөөмс үүсдэг. Энэхүү рекомбинац нь холбоогүй чөлөөт электроны энергийг өөр төлөвт шилжүүлэхийг шаарддаг.
(5.1)-ээс харахад LED цацрагийн долгионы урт
хагас дамжуулагчийн зурвасын зайтай урвуу пропорциональ байна. Герман, цахиур, галлийн арсенидээр хийсэн диодын хувьд хамгийн их ялгардаг энерги нь хэт улаан туяаны бүсэд тохиолддог бөгөөд үүнээс гадна германий болон цахиурын диодуудад цацраг идэвхт бус рекомбинац үүсэх магадлал өндөр байдаг.
Эдгээр бичвэрүүд бас сонирхолтой байж магадгүй юм
Цахиур, германий хувьд дийлэнх нь дулаан хэлбэрээр байдаг бөгөөд ялгарах гэрэл нь маш бага байдаг. Эдгээр алдаа нь сүлжээнд гармоник байгаа эсэх, мөн туршилтын төхөөрөмжийн хэмжилтийн нарийвчлал зэргээс шалтгаална. Шүүгч зөвхөн талуудад мэдэгдээд зогсохгүй өөр аргаар олж авсан байх ёстой анхан шатны баримтад найдах уу, эсвэл зөвхөн талуудын мэдүүлсэн баримтад үндэслэн шийдвэр гаргаж болох уу? Төслийн менежментэд мэдлэгийг яагаад ашигладаг вэ? . Плазма оптоэлектроник төсөл нь төхөөрөмжүүдийн хэрэгжилт, тэдгээрийн оптоэлектроник шинж чанар, физик шинж чанарыг загварчлах хүртэл органик электроникийн туршилтын болон доороос дээш судалгаанд оролцдог.
Үзэгдэх хүрээнд ялгардаг LED үйлдвэрлэхийн тулд тусгай хагас дамжуулагч материалыг ашигладаг - галлийн фосфид, галлийн нитрид, цахиурын карбид болон бусад том зурвас бүхий. Орчин үеийн LED нь янз бүрийн зурвасын завсартай материал дээр суурилсан хагас дамжуулагч бүтцийг ашигладаг.
Органик электроникийн салбарт үндсэн төхөөрөмжүүдийг ашигладаг төрөл бүрийн технологиуд багтдаг. Хавтгай дэлгэц болон бага эрчим хүчний гэрэлтүүлгийн талбарт гэрэл ялгаруулах диодууд Логик хэлхээн дэх талбайн эффект транзисторууд - нүүдлийн болон сүлжээнээс гадуурх цахилгааны утсыг дэмжих санах ой. Бүлгийн үйл ажиллагаа нь эрдэм шинжилгээний ертөнцийн түншүүд, түүнчлэн бүс нутгийн болон үндэсний аж үйлдвэрийн бүтэцтэй орон нутаг, үндэсний болон олон улсын хамтын ажиллагааны хүрээнд хөгждөг.
Ионы цацраг бүхий уурын хуримтлал
Ихэнх оптоэлектроник бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь вакуум ууршилтаас үүссэн катодуудыг ашигладаг. Ионы туяаны уурын хуримтлал нь субстрат дээр ууршуулж, субстратыг нэгэн зэрэг энергитэй ионы цацрагт үзүүлэхэд оршино. Энэ арга нь оптик, цахилгаан, механик болон химийн шинж чанархадгалсан давхарга. Энэ арга нь ялангуяа бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн доторх хүчилтөрөгч, усны тархалтыг хязгаарлахын тулд хуримтлагдсан давхаргыг нягтруулах боломжийг олгодог. Энэ нь эд ангиудын ашиглалтын хугацааг сайжруулдаг.
Зураг дээр. Зураг 5.1-д янз бүрийн материалаар хийсэн LED-ийн цацрагийн эрчмээс долгионы уртаас (спектр шинж чанар) хамаарах хамаарлыг, мөн цахилгаан хэлхээн дэх LED-ийн тэмдэглэгээг харуулав.
Цагаан будаа. 5.1. Цахилгаан диаграмм дээрх LED-ийн спектрийн шинж чанар ба тэмдэглэгээ.
Нано бүтэцтэй органик бус хагас дамжуулагчийг хөгжүүлэх
Энэ хүрээнд лабораторид зөөлөн ионы цацраг цацах техникийг боловсруулсан. Органик болон шинж чанарыг ашиглан эрлийз оптоэлектроник бүрэлдэхүүн хэсгүүд органик бус бодисижил төхөөрөмжид өрсөлдөх чадвартай, хямд өртөгтэй шийдлүүдийг боловсруулах чухал боломжуудыг харуулсан. Энэ хүрээнд бид төхөөрөмжийнхөө идэвхтэй давхаргад ашиглагддаг сайн хяналттай морфологи бүхий органик бус металлын ислийн нанокристаллуудын нийлэгжилт, түүнчлэн тунгалаг дамжуулагч электрод, блоклогч давхарга болгон ашигладаг аэрозолийн пиролизийн аргаар органик бус нимгэн давхаргыг хуримтлуулах талаар сонирхож байна. лабораторид боловсруулсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн буфер давхаргууд.
LED-ийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанар (Зураг 5.2) нь ердийн хагас дамжуулагч диодтой төстэй. Үүний онцлог нь урагшлах хүчдэл нь хэд хэдэн вольт хүрч чаддаг (том зурвасын зөрүүгээс шалтгаалан), урвуу хүчдэл нь pn уулзварын зузаан бага тул бага байдаг. LED-ийн цахилгаан эвдрэлийн үед p-n уулзварын эзэлхүүн дэх иончлолын нөлөөллөөс болж цахилгаан соронзон энергийн цацраг үүсч болно. Гэсэн хэдий ч энэ горимд цацрагийн эрчим бага байдаг бөгөөд энэ нь практик хэрэглээг олж чаддаггүй.
Шинэ технологи боловсруулж байна
Органик материалыг лазераар зайлуулах аргаар суулгах. . Лазер абляцийн үзэгдлийг нимгэн органик давхарга үүсгэхэд ашиглаж болно: энэ нь хяналттай зузаан, сайн талст чанарын температурт давхарга үүсгэдэг давуу талтай. орчин. Нэгдлийн молекулын бүтцийг доройтуулахгүйн тулд босго урсгалтай ойролцоо урсгалын бага нягттай ажиллах шаардлагатай. Лазераар арилгах нь өмнө нь хадгалсан давхаргыг маскаар сонгон сийлбэрлэх боломжийг олгодог.
Цагаан будаа. 5.2. LED-ийн одоогийн хүчдэлийн үзүүлэлтүүд.
LED-ийн чухал шинж чанар бол тод байдал, өөрөөр хэлбэл цацрагийн гэрлийн хамаарал юм 
урагшлах гүйдлийн хэмжээн дээр. Гэрэлтэлтийг гэрэлтүүлгийн гадаргуугийн талбайн гэрлийн эрчмийн харьцаагаар тодорхойлно. Ийм шинж чанарын ойролцоо харагдах байдлыг Зураг дээр үзүүлэв. 5.3. Түүний эхний болон эцсийн хэсгүүдэд гулзайлгах нь бага ба өндөр гүйдлийн үед цацрагийн бус рекомбинацийн магадлал нэмэгддэгтэй холбон тайлбарладаг.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолойд суурилсан электродуудыг хөгжүүлэх. . Цахилгааны үүднээс авч үзвэл нано хоолой нь геометрийн хэлбэрээсээ хамааран метал эсвэл хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Шийдлийн арга барилаар бид нүүрстөрөгчийн нано хоолойд суурилсан электродуудыг хөгжүүлж, оновчтой болгохыг зорьж байна.
Хамтарсан тунадасжуулах замаар эрлийз бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг боловсруулах. . Гибрид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тунадасжилтын зарчим. Бид шинэ хандлагын хувьд органик бодисыг ууршуулах, органик бус материалыг ион цацах замаар хамт тунадасжуулахыг санал болгож байна. Ийм эрлийз давхаргыг бүрдэл хэсгүүдийг бүрхэхэд саадтай давхарга болгон ашиглаж болно.
Цагаан будаа. 5.3. LED гэрлийн шинж чанар.
LED нь бусад ялгаруулах төхөөрөмжөөс (улайсдаг чийдэн гэх мэт) ялгаатай нь маш хурдан ажилладаг (инерцигүй). Тэгш өнцөгт хэлбэрийн шууд гүйдлийн импульс хэрэглэх үед LED-ээс үүсгэсэн гэрлийн урсгал хамгийн дээд хэмжээндээ хэдэн микросекундээс хэдэн арван наносекунд хүртэл хүрдэг.
Оптоэлектроник төхөөрөмж
Органик болон эрлийз фотоволтайк эсүүд
Фотоволтайк эсүүд нь фотоныг шингээх замаар гэрлийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргаж, дараа нь электрон хандивлагч болон электрон хүлээн авах материалаас бүрдсэн идэвхтэй давхаргад чөлөөт цэнэгийг үүсгэж, эцэст нь шилжүүлэх боломжийг олгодог. Жижиг коньюгат молекул эсвэл хагас дамжуулагч полимер дээр суурилсан органик эсүүд нь уян хатан субстрат дээр бага зардлаар бүтээгдсэнээрээ давуу талтай.Органик нарны эсийн хувьд гол зорилго нь . Ууршсан жижиг молекулууд болон нэгдмэл полимер ба уусдаг молекул хүлээн авагчид суурилсан эсүүд дээр суурилсан хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийн нанометрийн хэмжүүрээр морфологийн хяналт.
LED нь дараах үндсэн үзүүлэлтүүдээр тодорхойлогддог: хамгийн их цацрагийн долгионы урт эсвэл гэрэлтэх өнгө; өгөгдсөн урагшлах гүйдлийн үед тод байдал эсвэл гэрлийн эрч хүч; өгөгдсөн урагшлах гүйдлийн үед урагшлах хүчдэлийн уналт ба хамгийн их зөвшөөрөгдөх урагшлах гүйдэл, урвуу хүчдэл ба LED-ээс ялгарах хүч.
Фотодиод нь p-n уулзвар нь гадны цацрагт нээлттэй байдаг хагас дамжуулагч төхөөрөмж юм. Хэрэв гадаад хүчдэлийн эх үүсвэрүүд хагас дамжуулагч диодын терминалуудтай холбогдоогүй бол p-n уулзвар нь тэнцвэрт байдалд байна. Энэ тохиолдолд диодын терминалууд дахь боломжит ялгаа нь тэг байх ба хагас дамжуулагчийн давхаргын хоорондох интерфэйс дээр p-n уулзвараар дамжин олонхи тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөнийг хориглодог дотоод цахилгаан орон бий.
Ионы цацрагийн аргыг ашиглан электродыг оновчтой болгох. Тэдний шинж чанар, амьдралын хугацааг сайжруулахын тулд эсийн идэвхтэй бүсүүдийг загварчлах. Ууршсан жижиг молекулууд дээр үндэслэн нарны зайн электродын бүтцийг оновчтой болгох. Органик бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй зэрэгцэн бид нано бүтэцтэй металлын исэлд суурилсан эрлийз фотоволтайк эсийн үйлдвэрлэл, оптоэлектроник шинж чанарыг саяхан хийж эхэлсэн. Бид гол төлөв хатуу төлөвт будагч бодист мэдрэмтгий эсийг сонирхож байгаа бөгөөд тэдгээрийн боломжит гүйцэтгэл нь мэдрэмтгий эсээс гадна ердийн эрлийз бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үргэлжлүүлэн хөгжүүлж байна.
Цахилгаан соронзон цацрагийн нөлөөн дор (гэрэлтүүлгийн дор) атомуудтай электронуудын холбоо нь шилжилтийн эзэлхүүнээр тасардаг - электрон нүхний хос үүсэх. Энэ үзэгдлийг дотоод фотоэлектрик эффект гэж нэрлэдэг. pn уулзвар талбар нь үүссэн нүхийг бүс рүү шилжүүлнэ х-хагас дамжуулагч, электронууд тус тусад нь n-үүсгэсэн тээвэрлэгчийг тусгаарлах хагас дамжуулагч. Энэ тохиолдолд хагас дамжуулагчийн давхаргын гадна талын ирмэг дээр тодорхой боломжит зөрүү гарч ирнэ ("диодын анод дээр "+", түүний катод дээр "-"), үүнтэй зэрэгцэн pn-ийн боломжит саадын өндөр. уулзвар энэ зөрүүгээр багасна.
Гол хүчин чармайлт нь нано сүвэрхэг металлын ислийн давхаргыг хямд өртөгөөр боловсруулах замаар нано хэмжээний архитектурыг нарийн хянахад чиглэгддэг. Хатуу төлөвт мэдрэмтгий будагч эсүүдийн зарчим. Холбоо барих: Тьерри Тригот, Бруно Лукас. Тус баг нь органик транзистор дээр суурилсан электрон хэлхээг үйлдвэрлэх шинэ технологийг боловсруулж байна. Зорилго нь ашигласан материал, ашигласан үйлдвэрлэлийн аргын ачаар хямд өртөгтэй бүтээгдэхүүн авах явдал юм. лабораторид үндсэндээ боловсруулсан судалгааны хоёр чиглэл.
Ил тод органик транзисторууд. Хэвлэх аргаар үйлдвэрлэсэн уян хатан хэлхээ. Онолын үүднээс судалсан. Органик хагас дамжуулагчийн физик. Хэвлэлийн технологийн шийдлүүд. Интерфейсийн нөхцөл: тунадасжуулах арга, хадгалсан материалын дагуу.
Гэрлийн нөлөөн дор фотодиодын үүсгэсэн боломжит зөрүүг photo emf гэж нэрлэдэг.
. Түүний утга нь гэрлийн урсгалаас хамаарна (Зураг 5.4), гэхдээ emf-ийн гэрэл зураг. контактын боломжит зөрүүгээс хэтэрч болохгүй 
. Үүнийг гадаад ба дотоод талбайн чиглэлүүд эсрэгээрээ, нэмэгдэж байгаатай холбон тайлбарладаг 
цэнэглэгчдийн хөдөлгөөнийг үүсгэдэг нийт цахилгаан орон буурна. Хэрэв зургийн emf тэнцүү бол. Тэгээд тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөнийг үүсгэдэг хүч алга болно. Гадна хэлхээ нээлттэй байх үед фотодиодын терминалууд дээр үүссэн потенциалын зөрүүний хэмжээг нээлттэй хэлхээний хүчдэл гэж нэрлэдэг.
Органик гинжин хэлхээний архитектур. Уян хатан субстрат дээр хадгалагдсан органик транзисторын ердийн шинж чанарууд. Үүнээс гадна бид органик транзистор дээр суурилсан фотоволтайк эс зэрэг бусад дэвшилтэт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг боловсруулж байна. Үнэхээр, янз бүрийн нөлөөМатериалын фотоныг шингээх, ялгаруулах замаар хатуу биетэд үүсч болно, тухайлбал, зөөвөрлөх механизмтай шууд холбоотой фото дамжуулалт эсвэл фотоволтайк эффект гэх мэт. Транзисторын идэвхтэй давхаргын фото дамжуулагч шинж чанарыг ашигладаг фототранзисторыг гэрлийн задлах унтраалга, оптик сүлжээ өсгөгч, илрүүлэх хэлхээ эсвэл мэдрэгч болгон ашиглаж болно.
Цагаан будаа. 5.4. Фото зургийн emf-ийн хамаарал. ба гэрлийн урсгалын хэмжээнээс p-n уулзварын богино залгааны гүйдэл.
Хэрэв гэрэлтүүлэгтэй p-n уулзвар бүхий диодын утаснууд нь богино холболттой бол дамжуулагчаар фото гүйдэл гэж нэрлэгддэг цахилгаан гүйдэл гүйнэ. 
, шилжилтийн бүсэд үүссэн чөлөөт тээвэрлэгчдийн чиглэсэн хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй. Тэдний хөдөлгөөн нь шилжилтийн дотоод цахилгаан талбайн нөлөөн дор явагдана. Фотодиодыг гэрэлтүүлэх үед энэ гүйдэл нь гэрлийн цацрагийн эрчим хүчээр хадгалагдаж, электрон нүхний хос үүснэ. Гадаад хэлхээний тэг эсэргүүцэлтэй бол энэ гүйдлийг богино залгааны гүйдэл гэж нэрлэдэг.
Органик LED
Хөнгөн өдөөлтөөр уян хатан субстрат дээрх органик транзистор. Транзисторын хугацааны хариу үйлдэл өөр өөр хүчдэлус зайлуулах ба гэрэлтүүлгээс хамаарна. Холбоо барих хүн: Реми Антони, Бруно Лукас. Органик гэрэл ялгаруулах диодууд нь цахилгаан энергийг гэрлийн энерги болгон хувиргадаг. Эдгээр байгууламжууд нь хоёр электродын хооронд хавчуулагдсан нэг буюу хэд хэдэн органик давхарга бүхий сэндвич хэлбэртэй бөгөөд тэдгээрийн нэг нь ялгарах долгионы уртад тунгалаг байдаг. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн терминалуудад цахилгаан талбар хэрэглэх нь органик давхаргад шилжих ачаа зөөгчийг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд эдгээр зөөвөрлөгчдийг дахин нэгтгэснээр экситон гэж нэрлэгддэг хагас бөөмс үүсдэг.
Фото гүйдлийн хэмжээ , фото-emf-ийн утга шиг, гэрлийн урсгалтай пропорциональ (Зураг 5.4), гэхдээ харгалзах хамаарал
Энэ нь тодорхой ханасан хэсэггүй, учир нь үүссэн олон тооны тээвэрлэгчдийн хувьд тэдгээрт үйлчлэх цахилгаан орон нь контактын потенциалын зөрүүтэй тэнцүү байх болно.
Ялгарах гэрлийн долгионы урт болон бусад оптоэлектроник шинж чанарууд нь ялгаруулах давхаргын шинж чанараас хамаарна. Харанхуй ба гэрэлд фотоэлементийн шинж чанар. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь жишээлбэл, цахилгаан тусгаарлагчийг хадгалах замаар мэдээлэл дамжуулах боломжийг олгодог бөгөөд үүнийг ашиглалтын хугацаа эсвэл дулааны тогтвортой байдлын хувьд гүйцэтгэлийг үнэлэхэд ашиглаж болно.
Нарийвчилсан шинж чанарыг тодорхойлох техникүүд
Ачаа, тээврийн үзэгдлийн хөдөлгөөнийг хэмжих
Тиймээс органик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанар нь тээвэрлэгчийн хөдөлгөөн, тээвэрлэлтийн механизмаас ихээхэн хамаардаг. Тиймээс хэмжих шаардлагатай эдгээр нарийн параметрүүдийг үнэлэхийн тулд бид диэлектрик хэмжилт дээр үндэслэн хөдөлгөөнт хэмжилтийн аргыг боловсруулсан: давтамжийн функцээр диэлектрикийн алдагдлыг илэрхийлэхэд маш бага давтамжтайгаар экстраполяци хийх нь дамжуулалтыг олж авах боломжийг олгодог. Дараа нь гүйдлийн нягт ба хүчдэлийн шинж чанарт үндэслэн тэдгээрийн хөдөлгөөнийг эцэст нь тодорхойлохын тулд тээвэрлэгчийн нягтыг тодорхойлно.Тиймээс гаднах гэрлийн эх үүсвэр байгаа тохиолдолд фотодиод нь emf генератор болж чаддаг. эсвэл одоогийн, өөрөөр хэлбэл. гэрлийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах функцийг гүйцэтгэх. Нарны хувиргагч (батерей) -ийн ажиллагаа нь энэ зарчим дээр суурилдаг. Фотодиодын тодорхойлсон горимыг (гадаад эх үүсвэргүй) хавхлагын горим гэж нэрлэдэг.
Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар, i.e. түүгээр дамжих гүйдлийн гаднах хүчдэлийн хэмжээнээс хамаарах хамаарал нь тодорхой хэмжээгээр гэрэлтүүлэгтэй холбоотой байдаг. Мэдээжийн хэрэг, хэрэв pn уулзвар гэрэлтүүлэггүй бол фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь ердийн диодын харгалзах шинж чанартай ижил байх болно. Энэ нөхцөл байдал нь Зураг дээрх графиктай тохирч байна. 5.5 хувьд
=0.
Цагаан будаа. 5.5. Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар.
Харанхуй фотодиод руу урвуу хүчдэл өгөхөд харанхуй гүйдэл гэж нэрлэгддэг гүйдэл гүйнэ. 
, ердийн диодын хувьд дараахь хамаарлаар тодорхойлогддог.
(5.2)
Хаана 
- ханалтын гүйдэл, 
- температурын боломж;
- хэрэглэсэн хүчдэл. Хаалттай диодын pn уулзварыг гэрэлтүүлэх үед түүний эзэлхүүн болон зэргэлдээх хэсгүүдэд хос зөөгч үүснэ. Тэдгээр нь гадаад цахилгаан орны нөлөөгөөр хагас дамжуулагчийн давхаргын ирмэг рүү зөөгдөж, диодоор урвуу гүйдэл урсах болно.
(5.3)
Хаана - харанхуй урсгал, – цахилгаан соронзон цацраг (фото гүйдэл) -ээс үүссэн тээвэрлэгчдийн үүсгэсэн гүйдэл. Энэ гүйдэл нь уламжлалт байдлаар сөрөг тэмдэгтэй байдаг. Фото гүйдлийн хэмжээ нь гэрлийн урсгалтай пропорциональ байдаг
, дараа нь гэрэлтүүлэг нэмэгдэхийн хэрээр фотодиодын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын урвуу салбар нь Зураг дээр үзүүлсэн шиг бараг зэрэгцээ доошоо шилжинэ. 5.5. Фотодиодын ажиллах энэ горимыг (p-n уулзварын урвуу хазайлттай) фотодиод гэж нэрлэдэг.
Хэрэв фотодиод дээр тэгтэй тэнцүү хүчдэл хэрэглэвэл энэ нь түүний богино холболттой тохирч, дээр дурдсанчлан богино залгааны гүйдэл гэж нэрлэгддэг гадаад хэлхээгээр тодорхой хэмжээний гүйдэл урсах болно.
.
Диод дээрх хүчдэлийн туйлшрал өөрчлөгдөхөд гаднах цахилгаан орон нь photoemf талбарын эсрэг эргэлддэг бөгөөд энэ нь p-n уулзвараар дамжих дамжуулагчийн урсгал буурч, үүний дагуу урвуу гүйдэл буурахад хүргэдэг. Дамжуулах хүчдэл нь тодорхой утгад хүрэхэд диодын гүйдэл зогсох болно. Энэ хүчдэлийн утга нь сул зогсолтын горимд тохирсон бөгөөд тэнцүү байх болно
, өгөгдсөн гэрэлтүүлэг болон нээлттэй гадаад хэлхээний үед диодоор үүсгэгддэг. Түгжээг тайлах боломжит зөрүүг цаашид нэмэгдүүлэх нь диодоор дамжих гүйдэл гүйлгэх бөгөөд түүний хүчдэлээс хамаарах хамаарлыг (5.2)-тай төстэй харьцаагаар тодорхойлно.
, мөн нийт гүйдэл тэнцүү байх болно
.
Фотодиодыг ихэвчлэн гэрлийн мэдрэгч болгон ашигладаг бөгөөд урвуу хэвийлтээр, өөрөөр хэлбэл фотодиод горимд ажилладаг. Эдгээр нь дараахь параметрүүдээр тодорхойлогддог. – харанхуй гүйдэл (өгөгдсөн температур ба урвуу хүчдэлийн харанхуй фотодиодын урвуу гүйдэл);
– интеграл, эсвэл
- ялгаатай гэрэл мэдрэмтгий байдал. Сүүлийнх нь ихэвчлэн урвуу гүйдлийн өөрчлөлтийн харьцаагаар тодорхойлогддог
түүнийг үүсгэсэн гэрлийн урсгалын өөрчлөлтөд
.
Фотодиодын мэдрэмж нь тэжээлийн гэрлийн долгионы уртаас хамаарна. Төрөл бүрийн материалаар хийсэн фотодиодын хамаарлыг, хэлхээний диаграм дээрх тэмдэглэгээг Зураг дээр үзүүлэв. 5.6.
Цагаан будаа. 5.6. Фотодиодын спектрийн шинж чанар ба түүний цахилгаан диаграмм дээрх тэмдэглэгээ.
Хоёр туйлт транзистор нь p-n уулзваруудыг агуулсан бүтэц тул түүний доторх гүйдлийг зөвхөн харгалзах хүчдэлийг өөрчлөх замаар төдийгүй үндсэн талбайг гэрэлтүүлэх замаар удирдаж болно. Энэ горимд зориулагдсан транзисторыг фототранзистор гэж нэрлэдэг. Гэрэлтүүлэг байхгүй тохиолдолд түүний гүйдлийн хүчдлийн шинж чанар нь ердийн транзистортой ижил байна.
Гэрлийн урсгалын нөлөөгөөр суурийн бүсийн p-n уулзварт электрон нүхний хосууд үүснэ. Түгжигдсэн коллекторын уулзварын талбарт электронууд (n-p-n транзисторын хувьд) коллекторын бүсэд татагдаж, түүний гүйдлийг нэмэгдүүлнэ. Энэ нөхцөл байдал нь урвуу хэвийсэн горимд фотодиодын ажиллагаатай төстэй юм.
Фототранзисторыг (n-p-n төрөл) гэрэлтүүлэх үед гарч ирэх нүхнүүд нь сууринд үлдэж, түүний эерэг потенциалыг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь ялгаруулагчаас электрон шахах эрчмийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Коллекторын уулзварт хүрсэн нэмэлт электронууд нь түүний талбайн дагуу коллекторын бүсэд татагдаж, коллекторын гүйдлийн нэмэлт өсөлтийг бий болгоно. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний дагуу асаалттай үед фототранзисторын нийт коллекторын гүйдлийг дараахь харьцаагаар тодорхойлно.
- коллекторын гүйдэлээр; 
– коллекторын уулзварын фото гүйдэл, түүний хэмжээ нь гаднах гэрэлтүүлгээс хамаарна. (5.4)-ээс харахад фототранзисторын коллекторын гүйдлийг үндсэн хэлхээгээр болон гэрлийн урсгалын утгыг өөрчлөх замаар удирдаж болно. Ийм транзисторын гэрэл мэдрэмтгий байдал ойролцоогоор байна
фотодиодын мэдрэмжээс хэд дахин их.
Фототранзисторын гаралтын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын бүлгийг Зураг дээр үзүүлэв. 5.7. Фототранзисторын эквивалент хэлхээг энд ердийн транзистор ба фотодиодын хослол хэлбэрээр үзүүлэв.
Цагаан будаа. 5.7. Хоёр туйлт фототранзисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар, тэмдэглэгээ ба түүнтэй адилтгах дүрслэл.
Хэрэв коллекторын гүйдлийн хосолсон хяналт шаардлагагүй бол фототранзистор нь үндсэн терминалгүй байж болно. Энэ үйлдлийн горимыг "урагдсан" эсвэл чөлөөт үндсэн горим гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд фототранзистор нь зөвхөн хамгийн их мэдрэмжтэй төдийгүй түүний параметрүүдийн хамгийн их тогтворгүй байдал юм. Тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд үндсэн гаралтыг резистороор дамжуулан ялгаруулагч контакттай холбож болно.
Фототиристорууд нь сэлгэн залгах хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд бөгөөд тэдгээрийн шилжих хүчдэл нь харгалзах p-n уулзвар дээрх гэрлийн урсгалын нөлөөн дор өөрчлөгдөж болно. Тиристорыг асаах нөхцөл нь дараах байдалтай байна.
, Хаана 
Тэгээд 
– эквивалент транзисторын дамжуулах коэффициент. Гэрэлтүүлэг байхгүй тохиолдолд фототиристорын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар нь ердийн сэлгэн залгах төхөөрөмжийн шинж чанартай (динистор эсвэл тиристортой) төстэй байдаг.
). Фототиристорын уулзваруудын гэрэлтүүлэг нь харгалзах транзисторуудын гүйдэл ба тэдгээрийн дамжуулах коэффициентийг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь зурагт үзүүлсэн шиг бүтцийн асаалтын хүчдэл буурахад хүргэнэ. 5.8. Хангалттай эрчимтэй гэрэлтүүлгийн үед хяналтын гүйдэл нь залруулах гүйдлээс их байх үед тиристорын нэгэн адил урагшлах хүчдэлийн дурын утгын үед фототиристор асах болно.
Цагаан будаа. 5.8. Одоогийн хүчдэлийн шинж чанар ба фототиристорын тэмдэглэгээ.
Тиймээс харанхуйлсан фототиристор дээр бага зэрэг хүчдэл өгч, дараа нь p-n уулзварыг богино хугацаанд гэрэлтүүлснээр төхөөрөмжийг асаалттай байдалд шилжүүлж болно. Анодын гүйдэл нь барих гүйдлээс бага утга хүртэл буурах үед л ердийн шилжүүлэгч төхөөрөмж шиг фототиристорыг унтраах боломжтой. Фототиристор нь нэмэлт гаралттай байж болно - хяналтын электрод нь цахилгаан болон гэрлийн дохио өгөх үед үүнийг асаах боломжийг олгодог.
Фоторезистор нь хоёр электродтой хагас дамжуулагч төхөөрөмж бөгөөд эсэргүүцэл нь гадны гэрэлтүүлгээс хамаардаг. Өмнө нь хэлэлцсэн төхөөрөмжүүдээс ялгаатай нь фоторезистор нь шулуутгагч уулзваруудыг агуулдаггүй бөгөөд шугаман элемент юм, i.e. түүний одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг аливаа хүчдэлийн туйлшралын хувьд тайлбарласан болно 
харьцаа:
, Хаана 
- фоторезистороор урсах гүйдэл; 
- өгөгдсөн гэрэлтүүлгийн эсэргүүцэл. Фоторезисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар, цахилгаан диаграмм дээрх тэмдэглэгээг Зураг дээр үзүүлэв. 5.9.
Цагаан будаа. 5.9. Цахилгаан хэлхээн дээрх фоторезисторуудын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар ба тэмдэглэгээ.
Фоторезисторын үндсэн үзүүлэлтүүд нь: харанхуй эсэргүүцэл 
(гэрэлтийн урсгал дахь эсэргүүцэл
), эсэргүүцлийн өөрчлөлтийн хүчин зүйл 
, өгөгдсөн гэрэлтүүлгийн үед харанхуй эсэргүүцлийг эсэргүүцэх харьцаатай тэнцүү байна. Фоторезисторууд нь фотодиодууд шиг янз бүрийн долгионы урттай гэрлийн урсгалд өөр өөр хариу үйлдэл үзүүлдэг. Хэт улаан туяаны цацрагт хамгийн мэдрэмтгий нь селенид ба хар тугалганы сульфидээр хийсэн фоторезисторууд бөгөөд харагдахуйц мужид ажиллахдаа селенид ба кадми сульфидээр хийсэн фоторезисторуудыг ашигладаг.
Гэрэл ялгаруулагч ба фотодетекторыг нэг орон сууцанд байрлуулж, оптокоуплер эсвэл оптокоуплер гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжийг бүрдүүлдэг. Гэрлийн ялгаруулагч ба хүлээн авагчийн хослолоос хамааран янз бүрийн төрлийн оптокоуплер байдаг. Тэдгээрийн заримын хэлхээний диаграмм дээрх бүтэц, тэмдэглэгээг Зураг дээр үзүүлэв. 5.10.
Цагаан будаа. 5.10. Төрөл бүрийн оптокоуплеруудын цахилгаан диаграмм дээрх тэмдэглэгээ.
Лабораторийн төхөөрөмжийн тодорхойлолт.
“Оптоэлектроник төхөөрөмжийн судалгаа” 5-р лабораторийн ажлын угсралт нь лабораторийн болон хэмжих стенд, гадаад төрхурд талын хавтанг 1.8 ба 5.11-р зурагт үзүүлэв.
Лабораторийн вандан сандал нь 0 гаралтын хүчдэлийн мужтай тохируулж болох тэжээлийн эх үүсвэртэй 
15V ба ачааллын гүйдэл хязгаарлагч 60мА. Цахилгаан хангамжийн унтраалга, хүчдэл тохируулах бариул, гаралтын залгуурууд нь лабораторийн вандан самбарын баруун талд байрладаг. Мөн "Унтраах" гэсэн товчлуур байдаг. E", дарагдсан үед гаралтын хүчдэл нь "+" тэмдэглэгдсэн залгуураас салгагдана.
Үүнээс гадна хоёр гүйдлийн эх үүсвэр байдаг бөгөөд тэдгээрийн утгыг холбогдох унтраалгаар тохируулдаг. Үндсэн гүйдэл 
тэг, 0.1 мкА, 1 мкА, 10 мкА, хоёр дахь эх үүсвэрийн гүйдэлд тохируулж болно – 0, 0.5мА, 10мА, 20мА ба 30мА.
Энэхүү лабораторийн ажилд улаан туяатай AL336B (VD1), ногоон гэрлийн иж бүрдэл бүхий AL336G (VD2), хэт улаан туяаны LED AL107A (VD3) гэрэлтүүлгийн шинж чанарыг судалсан болно.
Эсэргүүцэл 
680 Ом-оор үнэлэгдсэн нь LED-ээр дамжих гүйдлийн хэмжээг хязгаарлахад үйлчилдэг. Нэмж дурдахад диод AOD101A (U1), транзистор AOT128A (U2), тиристор AOU103B (U3) ба OEP10 (U4) резисторын оптокоуплеруудын нэг хэсэг болох янз бүрийн төрлийн фотодетекторууд дээр судалгаа хийж байна. Резисторууд
(утга 1 кОм) ба
(10 кОм утга) -ийг 6-р ажилд гүйцэтгэсэн аналог дохио дамжуулах горимд оптокоуплерыг судлахад ашигладаг.
Лабораторийн тавиурыг "Асаах" унтраалга ашиглан асаана. Эрчим хүчний эх үүсвэрийн ажиллагааг энэ унтраалга дээр байрлах ногоон LED-ийн гэрэлтүүлэг харуулж байна.
Лабораторийн ажил гүйцэтгэх журам.
1. Гэрийн бэлтгэл.
Гэрийн бэлтгэлийн явцад лавлагаа зохиолыг ашиглан энэ ажилд судлагдсан хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн үндсэн параметрүүдийг тодорхойлж, ажлын дэвтэрт бичих шаардлагатай. Үүнээс гадна хэмжилт хийх диаграмм, судалгааны үр дүнг бүртгэх хүснэгтийг зурах шаардлагатай.
2. Лабораторийн ажил явуулах.
2.1. LED-ийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг судлах.
VD1 диодыг ашиглан зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.12.
Цагаан будаа. 5.12. LED-ийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын шууд салбарыг судлах хэлхээ.
Хүчдэл зохицуулагчийн бариулыг хамгийн зүүн байрлалд тохируулна уу (
); хэмжилтийн хязгаар PV1 – 1.5V, хэмжилтийн хязгаар PA1 – 10mA. Лабораторийн тавиурын цахилгаан хангамжийг асаана уу.
Хяналтын бариулыг баруун тийш эргүүлснээр тэжээлийн эх үүсвэрийн хүчдэлийг нэмэгдүүлж, диод дээрх хүчдэлийн уналтын шууд гүйдлийн хамаарлыг хэмжиж, түүний утгыг 0мА, 1мА, 3мА, 5мА, 10мА-тай тэнцүү болгоно. 20мА, 30мА, 40мА, 50мА. Хүлээн авсан мэдээллээр хүснэгтийн эхний эгнээнд бөглөнө үү.
|
| ||||||||||
|
| ||||||||||
|
| ||||||||||
|
|
(мА)
(IN)VD2, VD3 диодын хувьд ижил төстэй хэмжилтийг хийнэ. Тэдгээрийн холболтыг лабораторийн стенд хүчдэлгүй үед хийх ёстой.
VD1 диодыг ашиглан зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.13.
Цагаан будаа. 5.13. LED-ийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын урвуу салбарыг судлах хэлхээ.
Хэмжилтийн хязгаарыг PA1 – 0.1 мА, PV1 – 15V-д тохируулна. Зохицуулагчийг ашиглан диод дээрх блоклох хүчдэлийг өөрчлөхийн тулд урвуу гүйдлийг хэмжиж, хүснэгтийн эхний мөрийг бөглөнө үү.
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
|
(IN)
(мА)VD2, VD3 диодын хувьд ижил төстэй хэмжилтийг хийнэ.
2.2. Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг судлах.
Эдгээр судалгааны циклд U1 диодын оптокоуплерийн нэг хэсэг болох галлиум арсенидын фотодиодыг ашигладаг.
2.2.1. Фотодиодын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын шууд салбарыг судлах.
Зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.14.
Цагаан будаа. 5.14. Фотодиодын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын шууд салбарыг судлах хэлхээ.
Хүчдэл зохицуулагчийг зүүн туйлын байрлалд тохируулна уу (
), солих тохиргооны гүйдэл - В тэг төлөв, PV1 вольтметрийн хэмжилтийн хязгаар нь 0.75V, PA1 миллиамметр нь 10mA байна.
Эрчим хүчний эх үүсвэрийн гаралтын хүчдэлийг нэмэгдүүлэх замаар фотодиодын шууд гүйдлийг Зураг дээрх хүснэгтэд заасантай тэнцүү болгоно. 5.15, түүн дээрх хүчдэлийн уналтыг хэмжиж, олж авсан өгөгдлөөр хүснэгтийн эхний эгнээнд бөглөнө үү.
LED гүйдлийн утгыг 5, 10, 20, 30 мА болгож, улмаар фотодиодын гэрэлтүүлгийг нэмэгдүүлэхийн тулд "I" шошготой шилжүүлэгчийг ашиглан ижил төстэй хэмжилтийг хийнэ.
|
| |||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
мА
мА
мА
мА
мАЦагаан будаа. 5.15. Фотодиодын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын шууд салбарыг судлах үр дүнг бүртгэх хүснэгт.
2.2.2. Фотодиодын нээлттэй хэлхээний хүчдэл ба богино залгааны гүйдлийн судалгаа.
Цахилгааны эх үүсвэрийг хэлхээнээс салгаж (Зураг 5.14) LED-ээр дамжин өнгөрөх гүйдлийг 0.5, 10, 20, 30 мА болгож тохируулж, хавхлагын горимд ажиллаж байх үед фотодиодын нээлттэй хэлхээний хүчдэлийг хэмжинэ. Үр дүнг хүснэгтэд бичнэ үү:
|
| |||||
|
| |||||
|
|
Богино залгааны гүйдлийг хэмжихийн тулд Зураг дээр үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.16. Дээрх хүснэгтэд заасны дагуу LED-ээр дамжин өнгөрөх гүйдлийг тохируулж, фотодиодын богино залгааны гүйдлийн утгыг хэмжиж, үр дүнг хүснэгтийн доод мөрөнд оруулна уу.
Цагаан будаа. 5.16. Фотодиод хавхлагын горимд ажиллах үед богино залгааны гүйдлийг хэмжих хэлхээ.
2.2.3. Хавхлагын горимд ажиллах үед фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын завсрын салбарыг судлах.
Зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.17.
Цагаан будаа. 5.17. Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг судлах хэлхээ.
LED гүйдлийг 5 мА болгож тохируулна уу. Эрчим хүчний эх үүсвэрийн гаралтын хүчдэлийг өөрчилснөөр фотодиодоор дамжих гүйдлийг тэг болгож тохируулна. Энэ хүчдэл нь өмнө нь хэмжсэн утгатай ойролцоо байх ёстой
тохирох LED гүйдэл дээр. Хүчдэлийг тэг болгон бууруулж, фотодиодын гүйдлийг түүний гурваас тав хүртэлх утгыг хэмжиж, үр дүнг хүснэгтэд оруулна уу.
|
| ||||||||
|
|
(IN)Цахилгаан тэжээлийн тэг хүчдэлийн шууд гүйдлийн хэмжээ нь харгалзах утгатай ойролцоо байх ёстой
. 10, 20, 30 мА-тай тэнцүү LED-ээр дамжин өнгөрөх гүйдлийн ижил төстэй хэмжилтийн мөчлөгийг гүйцэтгэнэ.
2.2.4. Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын урвуу салбарыг судлах.
Зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.18.
Цагаан будаа. 5.18. Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын урвуу салбарыг судлах хэлхээ.
LED-ээр дамжих гүйдлийг тэг болгож, тэжээлийн хүчдэлийг тэг рүү ойртуулж, хэмжилтийн хязгаарыг PV1-ээс 15V хүртэл, хэмжилтийн хязгаарыг PA1-ийг 0.1мА хүртэл тохируулна.
Блоклох хүчдэлийн утгаас фотодиодын урвуу гүйдлийн хамаарлыг хэмжиж, зурагт үзүүлсэн хүснэгтийн эхний мөрийг харгалзах өгөгдлөөр бөглөнө үү. 5.19. LED-ээр дамжин өнгөрөх гүйдлийг 5, 10, 20, 30 мА болгож тохируулж, ижил төстэй хэмжилт хийж, үр дүнг ижил хүснэгтэд оруулна.
|
| ||||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
Цагаан будаа. 5.19. Фотодиодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын урвуу салбарыг судлах үед үр дүнг бүртгэх хүснэгт.
2.3. Фототранзисторын гаралтын шинж чанарыг судлах.
Эдгээр судалгааны явцад транзистор оптокоуплерийн нэг хэсэг болох фототранзисторыг ашигладаг
.
Зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.20.
Цагаан будаа. 5.20. Фототранзисторын гаралтын шинж чанарыг судлах хэлхээ.
Гүйдлийг тохируулах Тэгээд тэгтэй тэнцүү, хүчдэлийн зохицуулагчийн бариул нь туйлын зүүн байрлалд, хэмжилтийн хязгаар PA1 0.1 мА, хэмжилтийн хязгаар PV1 15 В байна.
Транзисторын коллекторын гүйдлийг тэжээлийн эх үүсвэрийн 0, 1, 3, 6, 9, 12, 15 В хүчдэлээр хэмжиж, үр дүнг Зураг дээр үзүүлсэн хүснэгтийн харгалзах мөрөнд оруулна. 5.21. Суурийн гүйдлийг 1, 5 ба 10 мкА болгож тохируулснаар асдаггүй транзисторын хувьд ижил төстэй хэмжилтийг хийнэ.
= 0). Хүснэгтийн зохих мөрөнд олж авсан үр дүнг тэмдэглэ.
LED гүйдлийг 20 мА болгож, ижил төстэй хэмжилтийн циклийг гүйцэтгэнэ.
|
| |||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
(IN)
(мА)
мкА
мкА
мкАЦагаан будаа. 5.21. Фототранзисторын гаралтын шинж чанарыг судлах үр дүнг бүртгэх хүснэгт.
2.4. Фототиристорын судалгаа.
Энэ зүйлийг гүйцэтгэхдээ тиристор оптокоуплерын нэг хэсэг болох фототиристорыг ашигладаг.
.
Зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.22.
Цагаан будаа. 5.22. Фототиристорыг судлах хэлхээ.
Фотодиодоор дамжин өнгөрөх гүйдлийг тэгтэй тэнцүү болгож, гаралтын хүчдэлийн зохицуулагчийн бариулыг зүүн туйлын байрлалд байрлуулж, PV1 хэмжилтийн хязгаар нь 15 В байна.
Эрчим хүчний эх үүсвэрийн хүчдэлийг нэмэгдүүлснээр тиристорыг асаахыг хичээ. Хэрэв асаалттай бол VD2 LED асна. Утгыг хэмжих
. Нийлүүлэлтийн хүчдэлийг тэг болгож, "Off" товчийг дарна уу. E" тиристорыг анхны байдалд нь буцаах. LED гүйдлийг 2, 5, 10, 20 мА болгож тохируулж, ижил төстэй хэмжилт хийж, үр дүнг хүснэгтэд оруулна уу.
|
| |||||
|
|
LED гүйдлийг тэг болгож тохируулна уу. Тиристорыг унтраа. Эрчим хүчний эх үүсвэрийн хамгийн их хүчдэлийг тохируулж, LED-ээр дамжуулан гүйдлийг дараалан нэмэгдүүлж, тиристорыг асаана. LED гүйдлийг тэг болгон бууруулж унтрааж үзээрэй.
2.5. Фоторезисторын судалгаа.
Энэ лабораторийн ажлыг гүйцэтгэхдээ оптокоуплерт багтсан фоторезисторын шинж чанарыг шалгана.
.
Зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 5.23.
Цагаан будаа. 5.23. Фоторезисторыг судлах хэлхээ.
Одоогийн тохируул тэгтэй тэнцүү, хүчдэлийн зохицуулагчийн бариулыг хамгийн зүүн байрлалд (
), хэмжилтийн хязгаар PV1 – 15V, PA1 – 0.1mA.
Фоторезистор дээрх хүчдэлийг өөрчилснөөр түүгээр урсах гүйдлийг хэмжиж, үр дүнг Зураг дээр үзүүлсэн хүснэгтийн эхний мөрөнд оруулна. 5.24. Улайсдаг чийдэнгийн гүйдлийн утгыг тогтмол нэмэгдүүлж, ижил төстэй хэмжилт хийж, үр дүнг хүснэгтийн тохирох мөрөнд тэмдэглэнэ.
|
| |||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
(мА)Цагаан будаа. 5.24. Фоторезисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын судалгааны үр дүнг бүртгэх хүснэгт.
Эрчим хүчний эх үүсвэр ба хэмжих хэрэгслийн хүчдэлийн туйлшралыг өөрчлөх (5.25-р зурагт үзүүлсэн хэлхээг угсарна). Ижил төстэй хэмжилтийн циклийг хийж, үр дүнг хүснэгтэд бичнэ үү.
Цагаан будаа. 5.25. Урвуу хүчдэлийн туйлшрал бүхий фоторезисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг судлах хэлхээ.
3. Туршилтын үр дүнг боловсруулах.
3.1. 2.1 дэх хэсгийг гүйцэтгэх явцад олж авсан үр дүнг боловсруулах.
График цаасан дээр судалсан диодуудын гүйдлийн хүчдлийн шинж чанаруудын урагш ба урвуу салбаруудыг барьж, гүйдэл ба хүчдэлийн тэнхлэгийн дагуух хуваарийг 5 мА/см, 0.5 В/см-ийн урд талын салаагаар авч, үүний дагуу: урвуу салааны хувьд 0.1 мА/см ба 1.5 В/см.
3.2. 2.2.1 дэх хэсгийн үр дүнг боловсруулах 2.2.4 лабораторийн ажил.
График цаасан дээр LED гүйдлээр тодорхойлсон янз бүрийн гэрэлтүүлгийн түвшинд фотодиодын бүрэн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын бүлгийг байгуул. Гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын шууд салбар дахь гүйдлийн тэнхлэгийн дагуух хуваарийг 5 мА / см, хүчдэлийн тэнхлэгийн дагуу 0.1 В / см-тэй тэнцүү сонгох хэрэгтэй. Урвуу салаа барихдаа 0.1 мА/см ба 1.5 В/см-тэй тэнцэх жинг авна. Ачаалалгүй хүчдэл ба богино залгааны гүйдлийн утгыг шинж чанарууд дээр тэмдэглээрэй.
2.2.2-т олж авсан өгөгдөлд үндэслэн хамаарлыг байгуулна
Тэгээд
, Хаана - LED-ээр дамжих гүйдэл. Харгалзах хэмжигдэхүүний утгыг зурах тэнхлэгийн дагуух хуваарийг одоогийн тэнхлэгийн дагуу 5 мА/см-тэй тэнцүү сонгох ёстой. ; 0.1V/см – тэнхлэгийн дагуу
ба 0.2 мА/см – тэнхлэгийн дагуу
.
3.3. 2.3 дахь хэсгийг гүйцэтгэх явцад олж авсан үр дүнг боловсруулах.
График цаасан дээр өөр өөр LED гүйдлийн утгууд дээр фототранзисторын гаралтын шинж чанаруудын бүлгийг байгуул. Хүчдэлийн тэнхлэг дээр 1V/см, одоогийн тэнхлэгт 2мА/см-тэй тэнцүү хуваарийг сонгоно.
3.4. Лабораторийн ажлын 2.4 дэх хэсгийн үр дүнг боловсруулах.
2 мА/см-ийн гүйдлийн тэнхлэгийн дагуу хуваарийг сонгож, 3 В/см хүчдэлийн тэнхлэгийн дагуу фототиристорыг асаах хүчдэлийн LED гүйдлийн хамаарлыг зур. Энэ зүйлийг гүйцэтгэх явцад олж авсан үр дүнг тайлбарла.
3.5. 2.5 дахь хэсгийн үр дүнг боловсруулах.
График цаасан дээр 5 мА/см-ийн гүйдлийн тэнхлэгийн дагуу, 3В/см хүчдэлийн тэнхлэгийн дагуу хуваарийг сонгож, хэрэглэсэн хүчдэлийн хоёр туйл дээр фоторезисторын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын бүлгийг байгуул.
Эдгээр шинж чанарууд дээр үндэслэн янз бүрийн гэрэлтүүлгийн үед тэг хүчдэлийн муж дахь фоторезисторын эсэргүүцлийг тодорхойлж, цацрагийн эх үүсвэрээр урсаж буй гүйдлийн хэмжээнээс фоторезисторын эсэргүүцлийн хамаарлын графикийг байгуулна.
n1.doc
Сэдэв 4.1 Оптоэлектроникийн үндэс. Оптоэлектроник төхөөрөмжүүдийн ангилал.Оптоэлектроник бол функциональ электроник ба микроэлектроникийн бие даасан чухал салбар юм. Оптоэлектроник төхөөрөмж гэдэг нь мэдээллийг боловсруулахдаа цахилгаан дохиог оптик дохио болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм.
Оптоэлектроник төхөөрөмжийн чухал шинж чанар нь тэдгээрийн элементүүд нь оптик холболттой бөгөөд бие биенээсээ цахилгаанаар тусгаарлагдсан байдаг.
Оптоэлектроник нь бие даасан хоёр үндсэн чиглэлийг хамардаг - оптик ба электрон-оптик. Оптик чиглэл нь цахилгаан соронзон цацрагтай хатуу биетийн харилцан үйлчлэлийн нөлөөнд суурилдаг. Энэ нь голографи, фотохими, цахилгаан оптик болон бусад үзэгдлүүд дээр тулгуурладаг. Оптик чиглэлийг заримдаа лазер гэж нэрлэдэг.
Электрон-оптик чиглэл нь нэг талаас дотоод фотоэлектрик эффект, нөгөө талаас электролюминесценцээр дамжуулан хатуу биед явагддаг фотоэлектрик хувиргалтын зарчмыг ашигладаг. Энэ чиглэл нь уламжлалт электрон хэлхээн дэх гальваник ба соронзон холболтыг оптикоор солиход суурилдаг. Энэ нь харилцааны суваг дахь мэдээллийн нягтрал, түүний хурд, дуу чимээний дархлааг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
Оптоэлектроникийн гол элемент нь optocouplerДотоод оптокоуплерууд байдаг (Зураг 9.4, A)болон гадаад (Зураг 9.4, б) фотоник холбоо. Хамгийн энгийн optocoupler бол дөрвөн терминалын сүлжээ юм (Зураг 9.4, A),фото ялгаруулагч гэсэн гурван элементээс бүрдэнэ 1 , гэрлийн хөтөч 2 болон гэрэл хүлээн авагч 3, битүүмжилсэн, гэрлийн хамгаалалттай орон сууцанд хаалттай. Оролтод импульс эсвэл оролтын гүйдлийн уналт хэлбэрээр цахилгаан дохио өгөх үед фото ялгаруулагч нь өдөөгддөг. Гэрлийн чиглүүлэгчээр дамжин өнгөрөх гэрлийн урсгал нь фотодетектор руу ордог бөгөөд гаралтын үед цахилгаан импульс эсвэл гаралтын гүйдлийн уналт үүсдэг. Энэ төрлийн optocoupler нь цахилгаан дохионы өсгөгч бөгөөд дотоод холболт нь фотоник, гадаад холболт нь цахилгаан юм. .
Өөр нэг төрлийн оптокоуплер нь цахилгаан дотоод холболт ба фотоник гадаад холболттой (Зураг 9.4, б) - гэрлийн дохионы өсгөгч, түүнчлэн нэг давтамжийн дохиог өөр давтамжийн дохио болгон хувиргагч, жишээлбэл, хэт улаан туяаны цацрагийн дохиог харагдах спектрийн дохио болгон хувиргагч. Гэрэл хүлээн авагч 4 оролтын гэрлийн дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Сүүлийнх нь өсгөгчөөр олшруулдаг 5 мөн гэрлийн эх үүсвэрийг өдөөдөг 6.
Одоогийн байдлаар олон тооны оптоэлектроник төхөөрөмжийг боловсруулсан
Хувийн зорилго. Микроэлектроникт дүрмээр бол зөвхөн оптоэлектроник функциональ элементүүдийг нэгтгэх боломжтой, түүнчлэн тэдгээрийн үйлдвэрлэлийн технологи нь холбогдох нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн технологитой нийцдэг.
Фото цацруулагч. Оптоэлектроник гэрлийн эх үүсвэрүүд нь жижигрүүлэх, бага эрчим хүч зарцуулдаг, өндөр үр ашиг, найдвартай байдал, урт хугацааны ашиглалтын хугацаа, үйлдвэрлэх чадвар зэрэг шаардлагыг тавьдаг. Эдгээр нь өндөр гүйцэтгэлтэй байх ёстой бөгөөд нэгдсэн төхөөрөмж хэлбэрээр үйлдвэрлэх чадвартай байх ёстой.
Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цахилгаан гэрэлтэгч эх үүсвэрүүд тарилгын LED,гэрлийн ялгаралтыг электрон ба нүхний зурвас хоорондын рекомбинацын механизмаар тодорхойлдог. Хэрэв та хангалттай том тарилгын гүйдлийг дамжуулж байвал
| Цагаан будаа. 9.5. Тарилгын LED-ийн үйл ажиллагааны зарчмыг тайлбарлах |
дамжуулан х- n-шилжилт (урагш чиглэлд), дараа нь валентын бүсээс зарим электронууд дамжуулалтын зурваст шилжинэ (Зураг 9.5). Валентын зурвасын дээд хэсэгт чөлөөт төлөв (нүх) үүсдэг ба дамжуулах зурвасын доод хэсэгт төлөвүүд дүүрдэг.
Ния (дамжуулагч электронууд). Ийм урвуу популяци нь тэнцвэрт байдал биш бөгөөд урвуу электрон шилжилтийн үед фотонуудын эмх замбараагүй ялгаралд хүргэдэг. Үүний үр дүнд p-n-шилжилтийн уялдаа холбоогүй туяа нь электролюминесценц юм. Дамжуулах зурвасын дүүрсэн хэсгээс валентын зурвасын чөлөөт хэсэг рүү гэрэлтэх шилжилтийн үед ялгарах фотон нь ижил фотоны өдөөгдсөн ялгаралтыг үүсгэж, өөр электрон валентын зурвас руу шилжихэд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч ижил энергитэй фотон ( ∆ Э= Э 2 - Э 1 руу ∆ Э=2? Э) шингээх боломжгүй, учир нь доод төлөв нь чөлөөтэй (үүнд электрон байхгүй), дээд төлөв нь аль хэдийн дүүрсэн байна. Энэ нь гэсэн үг х- nИйм энергийн фотонуудын хувьд шилжилт нь ил тод байдаг, өөрөөр хэлбэл харгалзах давтамжийн хувьд. Эсрэгээр, илүү их энергитэй фотонууд ∆ Э+2? Э, шингээх боломжтой, электроныг валентын бүсээс дамжуулалтын зурваст шилжүүлдэг. Үүний зэрэгцээ, ийм энергийн хувьд фотонуудын өдөөгдсөн ялгаруулалт боломжгүй, учир нь дээд анхны төлөв дүүрээгүй, доод төлөв дүүрсэн байдаг. Тиймээс долгионы энергитэй тохирох давтамжийн эргэн тойронд нарийн хязгаарт өдөөгдсөн ялгаралтыг бий болгох боломжтой ∆Eспектрийн өргөнтэй ? Э.
LED-ийн хамгийн сайн материал бол галлиум арсенид, галлийн фосфид, цахиурын фосфид, цахиурын карбид гэх мэт LED нь өндөр хурдтай (ойролцоогоор 0.5 μs) боловч өндөр гүйдэл (30 А/см2) зарцуулдаг. Саяхан галлиум арсенид - хөнгөн цагаан дээр суурилсан LED-уудыг бүтээсэн бөгөөд хүч нь фракцаас хэдэн милливатт хүртэл хэлбэлздэг бөгөөд хэдэн арван миллиамперийн гүйдэлтэй байдаг. LED-ийн үр ашиг 1 - 3% -иас ихгүй байна.
Ирээдүйтэй гэрлийн эх үүсвэрүүд тарилгын лазер,Энэ нь өндөр үр ашиг, хурдтай (хэдэн арван пикосекунд) нарийн спектрийн бүсэд өндөр энергийг төвлөрүүлэх боломжийг олгодог. Эдгээр лазеруудыг нэгдсэн хэлхээтэй ижил технологи ашиглан нэг үндсэн чип дээр массив хэлбэрээр үйлдвэрлэж болно. Энгийн тарилгын лазерын сул тал нь маш бага температурт хөргөхөд л зөвшөөрөгдөх гүйцэтгэлтэй байдаг. At хэвийн температурГалли-арсенидын лазер нь дундаж хүч чадал багатай, үр ашиг багатай (ойролцоогоор 1%), үйл ажиллагааны тогтвортой байдал, үйлчилгээний хугацаа багатай байдаг. Тарилгын лазерын цаашдын сайжруулалт нь гетерогцолцыг ашиглан нарийн төвөгтэй бүтцийн шилжилтийг бий болгосноор (гетерогцол гэдэг нь ижил төрлийн цахилгаан дамжуулалттай, гэхдээ өөр өөр зурвасын зайтай давхаргын хоорондох хил юм) нь жижиг хэмжээтэй гэрлийн эх үүсвэрийг олж авах боломжийг олгосон. хэвийн температурт 10 - 20% -ийн үр ашигтай, зөвшөөрөгдөх шинж чанартай.
Фото илрүүлэгч.Гэрлийн дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргахын тулд фотодиод, фототранзистор, фоторезистор, фототиристор болон бусад төхөөрөмжийг ашигладаг.
Фотодиод нь урвуу чиглэлтэй байна х- n- урвуу ханалтын гүйдэл нь туссан гэрлийн үйлчлэлээр үүссэн цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тоогоор тодорхойлогддог шилжилт (Зураг 9.6). Фотодиодын параметрүүдийг түүний хэлхээнд урсах гүйдлийн утгуудаар илэрхийлдэг. Ихэнхдээ интеграл гэж нэрлэгддэг фотодиодын мэдрэмжийг фото гүйдэл ба түүнийг үүсгэсэн гэрлийн урсгалын харьцаагаар тодорхойлдог. Ф ? . Фотодиодын мэдрэмжийн босгыг тооцоолно мэдэгдэж байгаа үнэ цэнэсалшгүй (одоогийн) мэдрэмж ба харанхуй гүйдэл I г, өөрөөр хэлбэл, мэдрэмтгий давхаргын цацраг туяа байхгүй үед хэлхээнд урсах гүйдэл.
Фотодиодын гол материал нь германи ба цахиур юм. Цахиурын фотодиодууд нь спектрийн нарийн бүсэд ихэвчлэн мэдрэмтгий байдаг (? = 0.6 - 0.8 микрон хүртэл? = 1.1 μm) хамгийн ихдээ? = 0.85 микрон, германий фотодиодууд мэдрэмжийн хязгаартай юу? = 0.4 - 1.8 мкм, хамгийн ихдээ? ? 1.5 микрон. 20 В-ийн тэжээлийн хүчдэлтэй фотодиодын горимд цахиурын фотодиодын харанхуй гүйдэл нь ихэвчлэн 3 мкА-аас ихгүй байдаг бол германий хувьд; 10 В-ийн тэжээлийн хүчдэлд фотодиодууд 15-20 мкА хүрдэг.
Фототранзисторууд нь хоёр ба түүнээс дээш цацрагийн энерги хүлээн авагч юм p-p-мэдрэмтгий давхаргад цацраг туяарах үед фото гүйдлийг нэмэгдүүлэх шинж чанартай шилжилтүүд. Фототранзистор нь фотодиодын шинж чанар ба транзисторын өсгөгч шинж чанарыг нэгтгэдэг (Зураг 9.7). Фототранзистор дээр оптик болон цахилгаан оролтууд нэгэн зэрэг байгаа нь эрчим хүчний шинж чанарын шугаман хэсэгт ажиллахад шаардлагатай хазайлтыг бий болгох, мөн нөхөх боломжийг олгодог. гадны нөлөө. Жижиг дохиог илрүүлэхийн тулд фототранзистороос авсан хүчдэлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Энэ тохиолдолд гаралтын хувьсах гүйдлийн эсэргүүцлийг коллекторын хэлхээнд хамгийн бага харанхуй гүйдлээр нэмэгдүүлж, суурь дээр эерэг хазайлт үүсгэдэг.
Гэрлийн хөтөч.Оптокоуплер дахь гэрлийн эх үүсвэр ба гэрлийн хүлээн авагчийн хооронд гэрлийн хөтөч байдаг. LED ба дамжуулагч орчин (шилэн) хоорондын интерфейсээс тусгах үед алдагдлыг багасгахын тулд сүүлийнх нь хугарлын өндөр индекстэй байх ёстой. Ийм орчныг усанд дүрэх гэж нэрлэдэг. Усанд оруулах материал нь байх ёстой мөн эх сурвалж болон хүлээн авагчийн материалд сайн наалддаг, тэлэлтийн коэффициентээр хангалттай тохирдог, ажлын хэсэгт ил тод байх гэх мэт. Хамгийн ирээдүйтэй нь 1.8-1.9 хугарлын илтгэгчтэй хар тугалганы шил, хугарлын илтгэгч селен шил юм. 2, 4-2.6. Зураг дээр. Зураг 9.8-д дүрэх гэрлийн хөтөч бүхий хатуу төлөвт оптокоуплерын хөндлөн огтлолыг үзүүлэв.
Шил эсвэл тунгалаг хуванцар нимгэн утаснуудыг оптоэлектроникт гэрлийн хөтөч болгон ашигладаг. Энэ чиглэлийг шилэн кабель гэж нэрлэдэг. Шилэн утаснууд нь гэрэл тусгаарлагч материалаар бүрсэн бөгөөд олон судалтай гэрлийн кабельд холбогдсон. Металл утаснууд нь гүйдэлтэй холбоотой ажилладаг шиг гэрэлтэй холбоотой ижил үүргийг гүйцэтгэдэг. Шилэн кабелийн тусламжтайгаар та дараахь зүйлийг хийх боломжтой: оптик шилэн диаметрээр (1 микрон орчим) тодорхойлогдсон нарийвчлалтайгаар элемент тус бүрээр дүрс дамжуулах; гэрлийн чиглүүлэгчийн утаснуудыг нугалж, мушгих чадвараас шалтгаалан зургийн орон зайн өөрчлөлтийг бий болгох; дүрсийг нилээд зайд дамжуулах гэх мэт. Зураг дээр. Зураг 9.9-д гэрлийн дамжуулагч утаснуудаас бүрдсэн кабель хэлбэрийн гэрлийн хөтөчийг үзүүлэв.
Интеграл оптик.Функциональ микроэлектроникийн ирээдүйтэй чиглэлүүдийн нэг бол оптик мэдээллийг дамжуулах, боловсруулах өндөр хүчин чадалтай системийг бий болгох боломжийг олгодог нэгдсэн оптик юм. Оптикийн нэгдсэн судалгааны талбар нь диэлектрик нимгэн хальсан долгионы хөтлүүр ба оптик утаснуудын оптик муж дахь цахилгаан соронзон цацрагийн тархалт, хувиргалт, олшруулалтыг багтаадаг. Нэгдсэн оптикийн гол элемент нь задгай буюу гадаргуугийн оптик бичил долгионы хөтөч юм. Хамгийн энгийн тэгш хэмтэй эзэлхүүнтэй оптик богино долгионы хөтөч нь хугарлын илтгэгч нь эргэн тойрны оптик орчны хугарлын илтгэгчээс давсан орон зайн нэг буюу хоёр хэмжээст бүс нутаг юм. Энэхүү оптик нягтрал нь диэлектрик долгионы дамжуулагчийн суваг буюу зөөгч давхаргаас өөр зүйл биш юм.
П 
Тэгш хэмт бус гадаргуугийн диэлектрик долгионы хөтөчийн жишээ бол оптик ил тод субстратын хугарлын илтгэгчээс давсан хугарлын илтгэгчтэй оптик ил тод диэлектрик эсвэл хагас дамжуулагчийн нимгэн хальс юм. Цахилгаан соронзон орны локалчлалын зэрэг, түүнчлэн зөөгч давхарга ба субстратын дагуу дамжсан энергийн урсгалын харьцаа нь зөөгч давхаргын үр дүнтэй хөндлөн хэмжээ, зөөгч давхаргын хугарлын илтгэлцүүрийн зөрүүгээр тодорхойлогддог. өгөгдсөн цацрагийн давтамжтай субстрат. Харьцангуй энгийн бөгөөд хатуу төлөвт оптик төхөөрөмжүүдэд хамгийн тохиромжтой нь нимгэн диэлектрик хальс хэлбэрээр хийгдсэн оптик туузан богино долгионы хөтөч юм (Зураг 9.10), микроэлектроникийн аргыг ашиглан субстрат дээр хадгалсан (жишээлбэл, вакуум хуримтлуулах). Маск ашиглан бүхэл бүтэн оптик хэлхээг диэлектрик субстрат дээр өндөр нарийвчлалтайгаар хэрэглэж болно. Электрон цацрагийн литографийн хэрэглээ нь нэг оптик туузан долгион хөтлүүр болон тодорхой урттай оптик хосолсон долгион хөтлүүрүүдийг хоёуланг нь бүтээхэд амжилтанд хүрсэн бөгөөд дараа нь нэгдмэл оптик системд чиглэлтэй холбогч, давтамж сонгох шүүлтүүрийг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай долгион хөтлүүрүүдийг ялгах боломжтой болсон. .
Оптоэлектроник микро схемүүд.Асаалттай
Оптоэлектроник дээр тулгуурлан олон тооны микро схемийг боловсруулсан. Дотоодын үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэсэн оптоэлектроник микро схемүүдийг авч үзье. Микроэлектроникт оптоэлектроник гальваник тусгаарлах микро схемийг хамгийн өргөнөөр ашигладаг. Эдгээрт өндөр хурдны унтраалга, аналог дохионы унтраалга, унтраалга, функциональ аналог дохио боловсруулах системд ашиглах зориулалттай аналог оптоэлектроник төхөөрөмжүүд орно.
Аливаа оптоэлектроник микро схемийн гол элемент нь оптокоуплерийн хос юм (Зураг 9.11, А,б) гэрлийн эх үүсвэрээс бүрдэх 1 , оролтын дохиогоор удирддаг, дүрэх орчин 2, гэрлийн эх үүсвэр, фотодетектортой оптик холбогдсон 3. Оптокоуплерийн хосын параметрүүд нь тогтмол гүйдлийн салгах эсэргүүцэл, гүйдэл дамжуулах коэффициент (хүлээн авагчийн фото гүйдлийн ялгаруулагч гүйдлийн харьцаа), шилжих хугацаа ба нэвтрүүлэх багтаамж юм.
Төрөл бүрийн зориулалттай оптоэлектроник микро схемийг оптоэлектроник хосын үндсэн дээр бүтээдэг.
Цагаан будаа. 9.11. Optocoupler хосын схем ба технологийн хэрэгжилт:
1 - гэрлийн эх үүсвэр; 2 - усанд дүрэх орчин; 3 - фото илрүүлэгч.
Сэдэв 4.2 ОПТОЭЛЕКТРОН ТӨХӨӨРӨМЖИЙН ЭЛЕМЕНТҮҮД
1. Оптоэлектроник унтраалгаоптоэлектроник хос болон өсгөгч агуулсан эрлийз чип юм. Шилжүүлэгч нь өндөр үр ашигтай цахиур агуулсан галлиум апценидын LED болон өндөр хурдны цахиурыг ашигладаг. х-
би-
n- фотодиодууд. Усанд дүрэх орчин нь 2.7 хугарлын илтгэгчтэй халькогенид шил юм. Оптоэлектроник хос дахь гүйдлийн дамжуулалтын коэффициент нь хэвийн температурт 3-5, асаах хугацаа (саатал ба өсөлтийн хугацааны нийлбэр) 100-250 ps, LED ба фотодетекторын хэлхээний гальван тусгаарлалт. гүйдэл нь 10 9 Ом. Микро схемийг TO-5 төрлийн дугуй металл шилэн хайрцагт хийсэн.
2. Оптоэлектроник түлхүүрхувьсах болон шууд гүйдлийн өндөр хүчдэлийн хэлхээг солиход зориулагдсан. Энэ нь дөрвөн бие даасан сувагтай бөгөөд тус бүр нь LED ба өндөр хүчдэлээс бүрдсэн хоёр оптоэлектроник хосыг агуулдаг. х- би- n- фотодиод. Фотодиодууд нь ар араасаа цуваа холбодог тул түгжигдсэн төлөвт (LED-ээр гүйдэл байхгүй тохиолдолд) шилжүүлэгчийн эсэргүүцлийг хэрэглэсэн хүчдэлийн туйлшралаас үл хамааран урвуу чиглэлийн харанхуй эсэргүүцэлээр тодорхойлно. х- би- n- фотодиод; түүний утга нь ойролцоогоор 10 9 Ом байна.
3. Транзисторын унтраалгатогтмол гүйдлийн хүчдэлийг солиход зориулагдсан 50 В хүртэл. Төхөөрөмж нь бие даасан хоёр сувагтай бөгөөд тус бүр нь галлийн арсенид LED ба цахиураас бүрдсэн оптоэлектроник хосыг агуулдаг. n- х- би- n- фототранзистор. Оптоэлектроник хос нь гүйдлийн дамжуулалтын коэффициент 2, нэрлэсэн гүйдэл нь 10 мА, олшруулах горим дахь хурд нь 100-300 ns байна.
4.Аналог шилжүүлэгчАналог дохиог сонгон боловсруулах системд ашиглах зориулалттай. Шилжүүлэгчийн нэг сувгийн цахилгаан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 9.12. Суваг нь галлиум арсенидын LED ба хоёр ар араасаа тогтсон оптоэлектроник хосыг агуулдаг. n- би- n-Нэг талстаар хийгдсэн фотодиодууд.
Зураг дээр. Зураг 9.13-д зарим төрлийн оптоэлектроник хэлхээний цахилгаан хэлхээг үзүүлэв. Түлхүүрийн чип (Зураг 9.13, А) нь цул цахиур өсгөгчтэй таарсан өндөр хурдны диодын оптоэлектроник хосыг агуулдаг. Энэ нь компьютерийн логик төхөөрөмж, дискрет автоматжуулалтын трансформатор, реле холболтыг солих зорилготой юм. Аналог түлхүүр (Зураг 9.13, б)-д хамаарна
Оптоэлектроник удирдлагатай шугаман хэлхээ. 60-80 мВт-ын хяналтын дохионы хүчээр жижиглэгчийн параметрүүд нь стандарт хагас дамжуулагч микро схемд шаардагдах утгуудад хүрдэг. Оптоэлектроник бага чадлын DC реле (Зураг 9.13, V)аналогийг солих зориулалттай
миллисекундын хязгаарт хурдтай, 10 4 -10 7 үйл ажиллагааны баталгаат тоо бүхий цахилгаан механик реле.
Цахилгаан люминесцент диод ба транзистор дээр суурилсан электрон унтраалга болох дөрвөн бүлгийн төхөөрөмжийг багтаасан 249 цувралын оптоэлектроник микро схемүүд сонирхол татаж байна. Бүх бүлгүүдийн цахилгаан диаграм
Төхөөрөмжүүд нь адилхан (Зураг 9.14). Бүтцийн хувьд микро схемүүд нь 14 зүү бүхий тэгш өнцөгт хавтгай нэгдсэн хэлхээний багцад хийгдсэн бөгөөд хоёр тусгаарлагдсан сувагтай бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн хэмжээ, жинг багасгаж, микро схемийн ажиллагааг өргөжүүлдэг. LED нь цахиур дээр суурилдаг бөгөөд байдаг n + - х- n би - n + - бүтэц. Dongle-д хоёр суваг байгаа нь үүнийг ашиглах боломжийг танд олгоно нийлмэл транзисторын хэлхээний дагуу фототранзисторыг холбохдоо аналог дохионы нэгдсэн жижиглэгч болгон, өндөр дохио дамжуулах харьцаа (10-100) авах.
Оптоэлектроник төхөөрөмж
Оптоэлектроник төхөөрөмжийн ажиллагаа нь мэдээллийг хүлээн авах, дамжуулах, хадгалах электрон-фотоник үйл явц дээр суурилдаг.
Хамгийн энгийн оптоэлектроник төхөөрөмж бол оптоэлектроник хос буюу optocoupler юм. Цацрагийн эх үүсвэр, дүрэх орчин (гэрлийн чиглүүлэгч) ба фотодетектороос бүрдэх оптокоуплерын ажиллах зарчим нь цахилгаан дохиог оптик болгон хувиргаж, дараа нь цахилгаан дохио болгон хувиргахад суурилдаг.
Оптокоуплерууд нь функциональ төхөөрөмж юм дараах давуу талуудердийн радио элементийн өмнө:
Бүрэн гальваник тусгаарлалт "оролт - гаралт" (тусгаарлагчийн эсэргүүцэл 10 12 – 10 14 Ом-оос хэтэрсэн);
Мэдээлэл дамжуулах суваг дахь дуу чимээний үнэмлэхүй дархлаа (мэдээлэл зөөгч нь цахилгаан саармаг хэсгүүд - фотонууд);
Гэрлийн тархалтын онцлогтой холбоотой мэдээллийн нэг чиглэлтэй урсгал;
Оптик чичиргээний өндөр давтамжийн улмаас өргөн зурвасын,
Хангалттай гүйцэтгэл (хэд хэдэн наносекунд);
Өндөр эвдрэлийн хүчдэл (хэдэн арван киловольт);
Дуу чимээ багатай;
Сайн механик хүч чадал.
Гүйцэтгэсэн чиг үүргийнхээ хувьд optocoupler нь реле (түлхүүр) бүхий трансформатор (холбогч элемент) -тэй харьцуулж болно.
Оптокоуплер төхөөрөмжид хагас дамжуулагч цацрагийн эх үүсвэрийг ашигладаг - бүлгийн нэгдлүүдийн материалаар хийсэн гэрэл ялгаруулах диодууд. А III БВ , Эдгээрээс хамгийн ирээдүйтэй нь галли фосфид ба арсенид юм. Тэдний цацрагийн спектр нь харагдахуйц болон хэт улаан туяаны цацрагийн бүсэд (0.5 - 0.98 микрон) байрладаг. Галийн фосфидын гэрэл ялгаруулах диод нь улаан ба ногоонгэрэлтэх. Цахиурын карбидаар хийсэн LED нь шаргал өнгөтэй, ажилладаг; өндөр температур, чийгшил, түрэмгий орчинд.
Спектрийн харагдахуйц мужид гэрэл ялгаруулдаг LED-ийг ашигладаг электрон цагболон бичил тооцоолуур.
Гэрэл ялгаруулах диодууд нь нэлээд өргөн хүрээтэй цацрагийн спектрийн найрлага, чиглүүлэх загвараар тодорхойлогддог; ялгарсан гэрлийн квантуудын тоог дамжин өнгөрөх гэрлийн тоонд харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог квант үр ашиг х-n- электронуудын шилжилт; хүч (үл үзэгдэх цацраг туяатай) ба тод байдал (үзэгдэх цацраг туяа); вольт-ампер, люмен-ампер ба ватт-амперийн үзүүлэлтүүд; хурд (импульсийн өдөөлтийн үед электролюминесценцийн өсөлт ба задрал), үйл ажиллагааны температурын хүрээ. Ашиглалтын температур нэмэгдэхийн хэрээр LED-ийн тод байдал буурч, ялгаруулах хүч буурдаг.
Үзэгдэх муж дахь гэрэл ялгаруулах диодын үндсэн шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв. 32, хэт улаан туяаны хүрээ - хүснэгтэд байна. 33.
Хүснэгт 32 Үзэгдэх гэрэл ялгаруулах диодын үндсэн шинж чанарууд
Хүснэгт 33. Хэт улаан туяаны гэрлийн диодын үндсэн шинж чанарууд
| Диодын төрөл | Нийт цацрагийн хүч, мВт | Тогтмол урагшлах хүчдэл, V | Цацрагийн долгионы урт, микрон | Цацрагийн импульсийн өсөлтийн хугацаа, ns | Цацрагийн импульсийн задралын хугацаа, ns | Жин, г |
| AL103 A, B AL106 A – D | 0.6 – 1 (50 мА одоогийн үед) 0.2 – 1.5 (одоогийн 100 мА үед) 6 – 10 (одоогийн 100 мА үед) 1.5 (100 мА гүйдэлд) 0.2 (20 мА гүйдэлд) 10 (одоогийн 50 мА үед) | 1,6 | 0,95 | 200 – 300 | 500 | 0,1 |
Оптоэлектроник төхөөрөмж дэх гэрэл ялгаруулах диодууд нь гэрэл мэдрэгчтэй живэх орчиноор холбогддог бөгөөд гол шаардлага нь хамгийн бага алдагдал, гажуудалтай дохио дамжуулах явдал юм. Оптоэлектроник төхөөрөмжид хатуу живэх орчин - полимерийг ашигладаг. органик нэгдлүүд(оптик наалдамхай бодис ба лак), халькогенидын орчин, оптик утас. Ялгаруулагч ба фотодетекторын хоорондох оптик сувгийн уртаас хамааран оптоэлектроник төхөөрөмжийг оптокоуплер (сувгийн урт 100 - 300 микрон), оптоизолатор (1 м хүртэл) болон шилэн кабелийн холбооны шугам - шилэн кабель (дээш) гэж хувааж болно. хэдэн арван километр хүртэл).
Оптокоуплер төхөөрөмжид ашигладаг фотодетекторууд нь спектрийн шинж чанарыг ялгаруулагчтай тааруулах, гэрлийн дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргах үед алдагдлыг багасгах, гэрэл мэдрэмтгий байдал, хурд, гэрэл мэдрэмтгий хэсгийн хэмжээ, найдвартай байдал, дуу чимээний түвшин зэрэг шаардлагыг хангадаг.
Оптокоуплеруудын хувьд хамгийн ирээдүйтэй нь дотоод фотоэлектрик эффект бүхий фотон мэдрэгчүүд бөгөөд энэ нь фотонуудын материал доторх электронтой харилцан үйлчлэлцэх үед тодорхой хүчин чадалтай байдаг. физик шинж чанарэдгээр материалын болор торны дийлэнх хэсэгт электрон шилжилтэд хүргэдэг.
Дотоод фотоэлектрик эффект нь хоёр янзаар илэрдэг: гэрлийн нөлөөн дор фотодетекторын эсэргүүцлийн өөрчлөлт (фоторезистор) эсвэл хоёр материалын хоорондох интерфэйс дэх фото-emf-ийн харагдах байдал - хагас дамжуулагч-хагас дамжуулагч, металл-хагас дамжуулагч ( шилжүүлсэн фотоэлементүүд, фотодиодууд, фототранзисторууд).
Дотоод фотоэлектрик эффект бүхий фотодетекторуудыг фотодиодуудад хуваадаг х-n- уулзвар, MIS бүтэц, Schottky саад), фоторезистор, дотоод олшруулалт бүхий фотодетектор (фототранзистор, нийлмэл фототранзистор, фототиристор, талбайн эффект фототранзистор).
Фотодиодууд нь цахиур, германи дээр суурилдаг. Цахиурын хамгийн дээд спектрийн мэдрэмж нь 0.8 микрон, германий хувьд 1.8 микрон хүртэл байдаг. Тэд урвуу хазайлтаар ажилладаг х-n-шилжилт, энэ нь тэдгээрийн гүйцэтгэл, тогтвортой байдал, шугаман шинж чанарыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
Фотодиодыг ихэвчлэн янз бүрийн нарийн төвөгтэй оптоэлектроник төхөөрөмжүүдийн фотодетектор болгон ашигладаг. х- би-n-бүтэцүүд хаана байна би– өндөр цахилгаан талбайн шавхагдсан бүс. Энэ бүсийн зузааныг өөрчилснөөр тээвэрлэгчдийн бага багтаамж, нислэгийн хугацаанаас шалтгаалан хурд, мэдрэмжийн хувьд сайн шинж чанарыг олж авах боломжтой.
Цасан нуранги фотодиодууд нь цэнэгийн тээвэрлэгчийг үржүүлэх үед фото гүйдлийг олшруулах замаар мэдрэг чанар, гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлсэн. Гэсэн хэдий ч эдгээр фотодиодууд нь температурын хязгаарт хангалттай тогтвортой биш бөгөөд өндөр хүчдэлийн тэжээлийн хангамж шаарддаг. Schottky саадтай, MIS бүтэцтэй фотодиодууд нь тодорхой долгионы уртад ашиглах боломжтой.
Фоторезисторыг голчлон нэгдэл (хүхэр, селен бүхий кадми) дээр үндэслэсэн поликристал хагас дамжуулагч хальснаас хийдэг. Фоторезисторын хамгийн их спектрийн мэдрэмж нь 0.5 - 0.7 микрон байна. Фоторезисторыг ихэвчлэн бага гэрлийн нөхцөлд ашигладаг; Мэдрэмжийн хувьд тэдгээрийг фото үржүүлэгчтэй харьцуулах боломжтой - гаднах фотоэлектрик эффекттэй төхөөрөмжүүд боловч бага хүчдэлийн хүч шаарддаг. Фоторезисторын сул тал нь гүйцэтгэл багатай, дуу чимээ ихтэй байдаг.
Хамгийн түгээмэл дотоод олшруулсан фотодетекторууд нь фототранзистор ба фототиристор юм. Фототранзисторууд нь фотодиодоос илүү мэдрэмтгий боловч удаан байдаг. Фотодетекторын мэдрэмжийг цаашид нэмэгдүүлэхийн тулд фото болон өсгөгч транзисторыг хослуулсан нийлмэл фототранзисторыг ашигладаг боловч гүйцэтгэл багатай байдаг.
Оптокоуплерт фототиристор (гурв. хагас дамжуулагч төхөөрөмж). х- n-шилжилтүүд, гэрэлтүүлэгтэй үед шилжих), аль нь байна өндөр мэдрэмжтэйболон гаралтын дохионы түвшин, гэхдээ хурд хангалтгүй байна.
Оптокоуплерын олон төрлийг голчлон фотодетекторын шинж чанар, шинж чанараар тодорхойлдог. Optocouplers-ийн үндсэн хэрэглээний нэг бол дижитал болон аналог дохионы дамжуулагч, хүлээн авагчийг үр дүнтэй гальваник тусгаарлах явдал юм. Энэ тохиолдолд optocoupler нь хувиргагч эсвэл дохио шилжүүлэгч горимд ашиглагдаж болно. Оптокоуплер нь зөвшөөрөгдөх оролтын дохио (хяналтын гүйдэл), гүйдэл дамжуулах коэффициент, хурд (шилжих хугацаа) ба ачааллын багтаамжаар тодорхойлогддог.
ТУХАЙ 
Гүйдлийн дамжуулалтын коэффициентийг шилжих хугацаатай харьцуулсан харьцааг оптокоуплерын чанарын хүчин зүйл гэж нэрлэдэг бөгөөд фотодиод ба фототранзистор оптокоуплерын хувьд 10 5 – 10 6 байна. Фототиристор дээр суурилсан оптокоуплерууд өргөн хэрэглэгддэг. Photoresistor optocoupler нь цаг хугацаа бага, температурын тогтвортой байдлаас шалтгаалан өргөн хэрэглэгддэггүй. Зарим оптокоуплеруудын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 130, a – d.
IN 
Тогтвортой, сайн эрчим хүчний шинж чанар, үр ашиг бүхий лазерыг уялдаатай цацрагийн эх үүсвэр болгон ашигладаг. Оптоэлектроникийн хувьд авсаархан төхөөрөмжүүдийн дизайн хийхэд хагас дамжуулагч лазерыг ашигладаг - лазер диод, жишээлбэл, уламжлалт мэдээлэл дамжуулах шугамын оронд кабель, утас гэхээсээ шилэн кабелийн холбооны шугамд ашигладаг. Эдгээр нь өндөр нэвтрүүлэх чадвар (гигагерцийн нэгжийн зурвасын өргөн), цахилгаан соронзон хөндлөнгийн эсэргүүцэл, бага жин, хэмжээс, оролтоос гаралт хүртэлх цахилгааны бүрэн тусгаарлагч, дэлбэрэлт, галын аюулгүй байдал юм. FOCL-ийн онцлог шинж чанар нь тусгай шилэн кабелийг ашиглах явдал бөгөөд түүний бүтцийг Зураг дээр үзүүлэв. 131. Ийм кабелийн үйлдвэрлэлийн дээж нь 1 – 3 дБ/км ба түүнээс бага сулралтай байна. Шилэн кабелийн холбооны шугамыг утас, компьютерийн сүлжээ, кабелийн телевизийн системийг өндөр чанартай дамжуулдаг зураг барихад ашигладаг. Эдгээр шугамууд нь хэдэн арван мянган утасны яриа, хэд хэдэн телевизийн нэвтрүүлгийг нэгэн зэрэг дамжуулах боломжийг олгодог.
Сүүлийн үед бүх элементүүд нь субстрат дээр шаардлагатай материалыг хуримтлуулах замаар бүрддэг оптик нэгдсэн хэлхээнүүд (OICs) эрчимтэй хөгжиж, өргөн тархсан байна.
Шингэн болор дээр суурилсан төхөөрөмжүүд нь электрон цагны индикатор болгон өргөн хэрэглэгддэг нь оптоэлектроникт ирээдүйтэй юм. Шингэн талстууд нь болор шинж чанартай органик бодис (шингэн) бөгөөд талст фаз ба шингэн хоорондын шилжилтийн төлөвт байдаг.
Шингэн болор индикаторууд нь өндөр нарийвчлалтай, харьцангуй хямд, бага эрчим хүч зарцуулдаг, гэрлийн өндөр түвшинд ажилладаг.
Нэг талст (нематик) шинж чанартай шингэн талстыг ихэвчлэн халах үед өнгө нь өөрчлөгддөг шингэн талстыг (смектик) ашигладаг Мэдээллийн термооптик бичлэг хийхэд ашигладаг.
Харьцангуй саяхан бий болсон оптоэлектроник төхөөрөмжүүд нь өвөрмөц шинж чанараараа шинжлэх ухаан, технологийн янз бүрийн салбарт өргөн тархсан. Тэдний олонх нь вакуум болон хагас дамжуулагч технологийн аналоггүй байдаг. Гэсэн хэдий ч олон хэвээр байна шийдэгдээгүй асуудлуудшинэ материал боловсруулах, эдгээр төхөөрөмжийн цахилгаан болон ашиглалтын шинж чанарыг сайжруулах, тэдгээрийг үйлдвэрлэх технологийн аргыг боловсруулахтай холбоотой.
Бүлэг 5. Цэнэглэдэг төхөөрөмж (CCD) төхөөрөмж.
Беларусь улсын Боловсролын яам
Боловсролын байгууллага
"Беларусийн улсын их сургууль
компьютерийн шинжлэх ухаан ба радио электроник”
EMU-ийн тэнхим
"Оптоэлектроникийн үндэс. Оптоэлектроник төхөөрөмжийн ангилал"
Минск, 2008 он
Оптоэлектроник бол функциональ электроник ба микроэлектроникийн бие даасан чухал салбар юм. Оптоэлектроник төхөөрөмж гэдэг нь мэдээллийг боловсруулахдаа цахилгаан дохиог оптик дохио болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм.
Оптоэлектроник төхөөрөмжийн чухал шинж чанар нь тэдгээрийн элементүүд нь оптик холболттой бөгөөд бие биенээсээ цахилгаанаар тусгаарлагдсан байдаг.
Үүний ачаар өндөр ба бага хүчдэл, өндөр болон бага давтамжийн хэлхээг тохируулах нь хялбар байдаг. Нэмж дурдахад оптоэлектроник төхөөрөмжүүд нь бусад давуу талуудтай: гэрлийн цацрагийг орон зайн модуляцлах боломж, энэ нь цаг хугацааны өөрчлөлттэй хослуулан гурван зэрэг эрх чөлөөг өгдөг (цэвэр электрон хэлхээнд хоёр); сувгийн хооронд гальваник холболт байхгүй тохиолдолд гэрлийн туяа ихээхэн салаалж, огтлолцох боломж; тэдгээрийн олон параметрүүдийг (далайц, чиглэл, давтамж, фаз, туйлшрал) өөрчлөх боломжоос шалтгаалан гэрлийн цацрагийн том функциональ ачаалал.
Оптоэлектроник нь бие даасан хоёр үндсэн чиглэлийг хамардаг - оптик ба электрон-оптик. Оптик чиглэл нь цахилгаан соронзон цацрагтай хатуу биетийн харилцан үйлчлэлийн нөлөөнд суурилдаг. Энэ нь голографи, фотохими, цахилгаан оптик болон бусад үзэгдлүүд дээр тулгуурладаг. Оптик чиглэлийг заримдаа лазер гэж нэрлэдэг.
Электрон-оптик чиглэл нь нэг талаас дотоод фотоэлектрик эффект, нөгөө талаас электролюминесценцээр дамжуулан хатуу биед явагддаг фотоэлектрик хувиргалтын зарчмыг ашигладаг. Энэ чиглэл нь уламжлалт электрон хэлхээн дэх гальваник ба соронзон холболтыг оптикоор солиход суурилдаг. Энэ нь харилцааны суваг дахь мэдээллийн нягтрал, түүний хурд, дуу чимээний дархлааг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
Зураг 1. Дотоод (а) ба гадаад (б) фотоник холболттой оптокоуплер: 1, 6 – гэрлийн эх үүсвэр; 2 - гэрлийн хөтөч; 3, 4 - гэрлийн хүлээн авагч; 5 - өсгөгч.
Оптоэлектроникийн гол элемент нь оптокоуплер юм. Дотоод (Зураг 1, а) ба гадаад (Зураг 1, б) фотоник холболттой optocouplers байдаг. Хамгийн энгийн optocoupler нь дөрвөн терминалын сүлжээ юм (Зураг 1, а), гэрэл ялгаруулагч 1, гэрлийн хөтөч 2, гэрэл хүлээн авагч 3, битүүмжилсэн, гэрлийн хамгаалалттай орон сууцанд хаалттай гурван элементээс бүрддэг. Оролтод импульс эсвэл оролтын гүйдлийн уналт хэлбэрээр цахилгаан дохио өгөх үед фото ялгаруулагч нь өдөөгддөг. Гэрлийн чиглүүлэгчээр дамжин өнгөрөх гэрлийн урсгал нь фотодетектор руу ордог бөгөөд гаралтын үед цахилгаан импульс эсвэл гаралтын гүйдлийн уналт үүсдэг. Энэ төрлийн optocoupler нь цахилгаан дохионы өсгөгч бөгөөд дотоод холболт нь фотоник, гадаад холболт нь цахилгаан юм.
Өөр нэг төрлийн оптокоуплер - цахилгаан дотоод холболт ба фотоник гадаад холболттой (Зураг 1, б) нь гэрлийн дохионы өсгөгч, түүнчлэн нэг давтамжийн дохиог өөр давтамжийн дохио болгон хувиргагч, жишээлбэл, хэт улаан туяаны дохио юм. үзэгдэх спектрийн дохио болгон цацраг . Гэрлийн хүлээн авагч 4 нь оролтын гэрлийн дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Сүүлийнх нь өсгөгч 5-аар олшруулж, гэрлийн эх үүсвэрийг 6 өдөөдөг.
Одоогийн байдлаар янз бүрийн зориулалттай олон тооны оптоэлектроник төхөөрөмжийг боловсруулсан. Микроэлектроникт дүрмээр бол зөвхөн оптоэлектроник функциональ элементүүдийг нэгтгэх боломжтой, түүнчлэн тэдгээрийн үйлдвэрлэлийн технологи нь холбогдох нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн технологитой нийцдэг.
Фото цацруулагч. Оптоэлектроник гэрлийн эх үүсвэрүүд нь жижигрүүлэх, бага эрчим хүч зарцуулдаг, өндөр үр ашиг, найдвартай байдал, урт хугацааны ашиглалтын хугацаа, үйлдвэрлэх чадвар зэрэг шаардлагыг тавьдаг. Эдгээр нь өндөр гүйцэтгэлтэй байх ёстой бөгөөд нэгдсэн төхөөрөмж хэлбэрээр үйлдвэрлэх чадвартай байх ёстой.
Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цахилгаан гэрэлтэгч эх үүсвэрүүд нь тарилгын LED-ууд бөгөөд гэрлийн ялгаралт нь электрон ба нүхний хоорондын рекомбинацын механизмаар тодорхойлогддог. Хэрэв та p-n уулзвараар (урагш чиглэлд) хангалттай том тарилгын гүйдлийг дамжуулбал валентын зурвасаас зарим электронууд дамжуулалтын зурваст шилжинэ (Зураг 2). Валентын зурвасын дээд хэсэгт чөлөөт төлөв (нүх), дамжуулах зурвасын доод хэсэгт дүүрсэн төлөв (дамжуулагч электронууд) үүсдэг.
Ийм урвуу популяци нь тэнцвэрт байдал биш бөгөөд урвуу электрон шилжилтийн үед фотонуудын эмх замбараагүй ялгаралд хүргэдэг. pn уулзварт гарч ирэх уялдаа холбоогүй гэрэл нь электролюминесценц юм.
Зураг 2. Тарилгын LED-ийн ажиллах зарчмын тайлбарт.
Дамжуулах зурвасын дүүрсэн хэсгээс валентын зурвасын чөлөөт хэсэг рүү гэрэлтэх шилжилтийн үед ялгарах фотон нь ижил фотоны өдөөгдсөн ялгаралтыг үүсгэж, өөр электрон валентын зурвас руу шилжихэд хүргэдэг. Харин ижил энергитэй фотоныг (∆E=E2-E1-ээс ∆E=2δE хүртэл) шингээх боломжгүй, учир нь доод төлөв нь чөлөөт (түүнд электрон байхгүй), дээд төлөв нь аль хэдийн дүүрсэн байдаг. Энэ нь p-n уулзвар нь ийм энергийн фотонуудад ил тод байдаг гэсэн үг юм. харгалзах давтамжийн хувьд. Эсрэгээрээ ∆E+2δE-ээс их энергитэй фотонуудыг шингээж, электронуудыг валентын бүсээс дамжуулалтын зурваст шилжүүлдэг. Үүний зэрэгцээ, ийм энергийн хувьд фотонуудын өдөөгдсөн ялгаруулалт боломжгүй, учир нь дээд анхны төлөв дүүрээгүй, доод төлөв дүүрсэн байдаг. Иймд өдөөлттэй ялгаруулалтыг спектрийн өргөн δE бүхий зурвасын энерги ∆E-д харгалзах давтамжийн эргэн тойронд нарийн хүрээнд хийх боломжтой.
LED-ийн хамгийн сайн материал бол галлиум арсенид, галлийн фосфид, цахиурын фосфид, цахиурын карбид гэх мэт. LED нь өндөр үзүүлэлттэй (ойролцоогоор 0.5 μs) боловч өндөр гүйдэл (30 А/см2) зарцуулдаг. Сүүлийн үед LED галлиум арсенид дээр суурилсан боловсруулсан байна - хөнгөн цагаан, хүч нь хэдэн арван миллиампер.К нь урагш гүйдэл нь хэдэн милливатт нь фракц нь хэлбэлзэж байна. LED-ийн p.d 1 - 3% -иас хэтрэхгүй.
Гэрлийн ирээдүйтэй эх үүсвэрүүд бол тарилгын лазер бөгөөд өндөр үр ашиг, хурдтай (хэдэн арван пикосекунд) өндөр энергийг нарийн спектрийн бүсэд төвлөрүүлэх боломжийг олгодог. Эдгээр лазеруудыг нэгдсэн хэлхээтэй ижил технологи ашиглан нэг үндсэн чип дээр массив хэлбэрээр үйлдвэрлэж болно. Энгийн тарилгын лазерын сул тал нь маш бага температурт хөргөхөд л зөвшөөрөгдөх гүйцэтгэлтэй байдаг. Хэвийн температурт галли-арсенидын лазер нь дундаж хүч чадал багатай, үр ашиг багатай (ойролцоогоор 1%), үйл ажиллагааны тогтвортой байдал, ашиглалтын хугацаа муу байдаг. Тарилгын лазерын цаашдын сайжруулалт нь гетерогцолцыг ашиглан нарийн төвөгтэй бүтцийн шилжилтийг бий болгосноор (гетерогцол гэдэг нь ижил төрлийн цахилгаан дамжуулалттай, гэхдээ өөр өөр зурвасын зайтай давхаргын хоорондох хил юм) нь жижиг хэмжээтэй гэрлийн эх үүсвэрийг олж авах боломжийг олгосон. хэвийн температурт 10 - 20% -ийн үр ашигтай, зөвшөөрөгдөх шинж чанартай.
Фото илрүүлэгч. Гэрлийн дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргахын тулд фотодиод, фототранзистор, фоторезистор, фототиристор болон бусад төхөөрөмжийг ашигладаг.
Фотодиод нь урвуу хэвийсэн p-n уулзвар бөгөөд урвуу ханалтын гүйдэл нь туссан гэрлийн үйлчлэлээр түүн дотор үүссэн цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тоогоор тодорхойлогддог (Зураг 3). Фотодиодын параметрүүдийг түүний хэлхээнд урсах гүйдлийн утгуудаар илэрхийлдэг. Фотодиодын мэдрэмжийг ихэвчлэн интеграл гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг үүсгэсэн фото гүйдлийн Фυ гэрлийн урсгалын харьцаагаар тодорхойлогддог. Фотодиодын мэдрэмжийн босгыг интеграл (одоогийн) мэдрэмж ба харанхуй гүйдлийн Id-ийн мэдэгдэж буй утгууд дээр үндэслэн тооцдог. мэдрэмтгий давхаргын цацраг туяа байхгүй үед хэлхээнд урсах гүйдэл.
Фотодиодын гол материал нь германи ба цахиур юм. Цахиурын фотодиодууд нь ихэвчлэн спектрийн нарийн мужид (λ = 0.6 - 0.8 μм-ээс λ = 1.1 μм хүртэл) хамгийн ихдээ λ = 0.85 μм-т мэдрэмтгий байдаг ба германий фотодиодууд нь λ = 0.4 - a хамгийн их мэдрэмжтэй байдаг. λ ≈ 1.5 мкм-д. 20 В-ийн тэжээлийн хүчдэлтэй фотодиодын горимд цахиурын фотодиодын харанхуй гүйдэл нь ихэвчлэн 3 мкА-аас ихгүй байдаг бол германий хувьд; 10 В-ийн тэжээлийн хүчдэлд фотодиодууд 15-20 мкА хүрдэг.
Зураг 3. Фотодиодын хэлхээ ба гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар.
Зураг 4. Фототранзисторын хэлхээ ба гүйдлийн хүчдэлийн үзүүлэлтүүд.
14-ийн 5-р хуудас
Оптокоуплерууд нь гэрлийн цацрагийн эх үүсвэр ба хүлээн авагч (гэрэл ялгаруулагч ба фотодетектор) байдаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд нэг буюу өөр төрлийн оптик ба цахилгаан холболттой, хоорондоо бүтцийн хувьд холбогдсон оптоэлектрон төхөөрөмж юм.
Ямар ч төрлийн оптокоуплерын ажиллах зарчим нь ялгаруулагчид цахилгаан дохионы энергийг гэрэл болгон хувиргадагт суурилдаг; Фотодетектор дээр эсрэгээр гэрлийн дохио нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Ялгаруулагчийн цахилгаан дохиог ихэвчлэн гадны эх үүсвэрээс хангадаг. Фотодетектор руу гэрлийн дохио нь ялгаруулагчаас оптик холбооны хэлхээгээр ирдэг.
Оптокоуплер дахь энерги хувиргах үйл явц нь гэрлийн квант шинж чанарт суурилдаг бөгөөд энэ нь бөөмсийн урсгал хэлбэрээр цахилгаан соронзон цацраг болох квант юм.
Гэрэл ялгаруулагч. Хэд хэдэн төрлийн ялгаруулагчийг optocoupler-д ашиглахад тохиромжтой: 1800-2000 ° C хүртэл цахилгаан гүйдлээр халсан утаснаас дулааны цацрагийг ашигладаг бяцхан улайсгасан гэрлийн чийдэн; неон-аргон хийн хольцын цахилгаан цэнэгийн туяаг ашигладаг неон чийдэн гэх мэт [харна уу. 1, § 1.1].
Эдгээр төрлийн ялгаруулагч нь гэрлийн гаралт багатай, бат бөх чанар нь хязгаарлагдмал, том хэмжээтэй, цацрагийн чиглэл багатай, хянахад хэцүү байдаг. Оптокоуплерт ашигладаг гол ялгаруулагч нь хагас дамжуулагч тарилгын гэрэл ялгаруулах диод - LED юм. Ийм optocoupler дахь энергийг хувиргах үйл явцыг авч үзье (Зураг 11, а).
Дээр үзүүлсэн шиг хагас дамжуулагчийн бүтцийн p- ба мужуудын хоорондох интерфэйс дээр нүх ба электронуудын зайны цэнэг төвлөрсөн p-n уулзвар гарч ирнэ. Тодорхой төрлийн хагас дамжуулагчийн (жишээлбэл, галлийн арсенид ба түүн дээр үндэслэсэн нэгдлүүд) талстуудын идэвхтэй бүс дэх В бүсийн бүтцэд 1/ip шууд хүчдэл хэрэглэх үед p-ээр тарьсан чөлөөт цэнэгийн тээвэрлэгчдийн илүүдэл концентраци үүсдэг. урагш чиглэлд хазайсан уулзвар бий болно. Үүссэн электронуудын урсгал нь орон зайн цэнэгийн Е бүсийг дайран өнгөрч, электрон гүйдэл /p үүсгэнэ. Зарим электронууд нь нүхтэй талстуудын идэвхтэй В ба тунгалаг С мужид дахин нэгддэг. Үндсэн цэнэг зөөгчдийг дахин нэгтгэх үйлдэл бүр нь гэрлийн квант ялгаруулалт дагалддаг. цацрагийн рекомбинаци явагдана.
Үүний зэрэгцээ нүхний гүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсэг /p үүсдэг бөгөөд энэ нь n-бүсэд цоорхойг шахахаас үүдэлтэй бөгөөд нэг талын тарилгатай p-n оролт байхгүй байгааг харуулж байна. Энэ гүйдлийн эзлэх хувь бага байх тусам /m-бүс нь болор бүтцийн p-бүстэй харьцуулахад илүү хүчтэй байдаг.
Үүссэн цацрагийн нэг хэсэг нь талстын оптикийн хувьд "тунгалаг" А бүсэд шингэдэг (11.6-р зурагт 1-р туяа), үүнээс гадна хагас дамжуулагч ба агаарын орчны хоорондох интерфейс дээр гэрлийн туяа унах үед дотоод тусгал (2-р цацраг) үүсдэг. өөр өөр оптик нягтрал нь эцэстээ өөрийгөө шингээхээс болж алдагдахад хүргэдэг.
Цагаан будаа. 11. Цахилгаан (a) ба оптик (6) LED загварууд
Хагас дамжуулагчийн идэвхтэй мужид квант үүсэх нь аяндаа явагддаг бөгөөд гэрлийн туяа бүх чиглэлд адилхан чиглэгддэг гэдгээрээ онцлог юм. Хагас дамжуулагчийн их хэмжээний хольцтой хэсэг рүү тархаж буй туяа 3 хурдан шингэдэг. Идэвхтэй В муж нь долгион хөтлүүрийн нөлөөтэй бөгөөд олон тусгалын улмаас 4-р туяа энэ бүсийн дагуу төвлөрдөг тул төгсгөлийн цацрагийн эрчим нь болороос гэрлийн гарах бусад чиглэлээс хамаагүй өндөр байдаг.
Ялгаруулагчийг хийдэг гол материал нь галлий арсенид ба түүн дээр суурилсан нэгдлүүд бөгөөд фотодетекторын материал нь цахиур юм. Хоёр төрлийн материал бараг ижил оптик нягттай (хугарлын индекс). Энэ нөхцөл байдал нь optocoupler-ийн генератор ба хүлээн авагч хэсгүүдийн бүрэн оптик нийцлийг баталгаажуулдаг.
Фото илрүүлэгч. Оптокоуплерт ашигладаг фотодетекторуудын ажиллах зарчим нь цахилгаан соронзон (оптик) цацрагийн нөлөөн дор талст биет доторх атомуудаас электронуудыг салгах дотоод фотоэлектрик эффект дээр суурилдаг. Чөлөөт электронууд үүсэх нь цацраг идэвхт биеийн цахилгаан шинж чанарыг өөрчлөхөд хүргэдэг бөгөөд үүнээс үүссэн фотоэлектрик үзэгдлийг практикт ашигладаг. Хамгийн чухал фотоэлектрик үзэгдлүүд хагас дамжуулагч, гол төлөв цэвэрхэнд тохиолддог болохыг туршилтаар тогтоосон. Тиймээс фотодетектор дээр гэрлийн квантууд нь хөдөлгөөнт цахилгаан цэнэгийн энерги болж хувирдаг бөгөөд үүний нөлөөн дор pn уулзвар дээр фото-EMF үүсдэг.
Оптокоуплерыг бүтээхдээ фотодетектор нь оптокоуплерын тодорхойлогч элемент бөгөөд ялгаруулагчийг "фотодетекторын хувьд" сонгоно. Оптокоуплерын түвшин нь диодын оптокоуплеруудаар хамгийн сайн тодорхойлогддог бөгөөд үйлдвэрлэлийн төрөл нь дизайны энгийн, олон янз байдал, үйл ажиллагааны өргөн, цахилгаан параметрүүдийн сайн хослолоор ялгагдана.
Эрчим хүчний хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн загвар. Аливаа хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн дизайны үндэс нь түүний цахилгааны параметр, шинж чанарыг тодорхойлдог хагас дамжуулагч бүтэц юм. Шаардлагатай механик хүч чадал, төхөөрөмжийн биетэй найдвартай цахилгаан ба дулааны контактыг хангадаг элементүүдтэй бүтцийг хавхлагын дизайны элемент гэж нэрлэдэг. Хавхлагын элемент нь заавал байх ёстой найдвартай хамгаалалтхүрээлэн буй орчны нөлөөллөөс хамгаалагдсан тул бүх бүтцийн битүүмжлэл, механик бат бөх чанарыг хангасан орон сууцанд байрлуулна.
Орон сууцны дизайны төрлөөс хамааран бүх цахилгаан хагас дамжуулагч хавхлагыг тээглүүр, хавтгай суурь (фланц) болон таблет хэлбэрээр хувааж болно.
Зураг дээр. 12-р зурагт тээглүүр тиристорын дизайныг харуулсан бөгөөд түүний суурь нь 2-ыг зэсээр хийсэн боолттой 1-ийн хамт хөргөгчтэй цахилгаан ба дулааны холбоог хангана. Хавтгай орон сууцны суурьтай тиристорууд (Зураг 12c) төхөөрөмжийг хөргөгч рүү холбох зориулалттай зэс фланц 1-тэй байна. Хоёр төрлийн тиристорын бүрхэвч нь металл шилэн эсвэл металл керамик хийцээр хийгдсэн байдаг. Дээд цахилгаан терминал 3 нь металл (зэс) сүлжсэн бэхэлгээ (уян терминал) эсвэл хар тугалга (хатуу терминал, Зураг 12.6) дүүргэсэн хөндий зэс саваа хэлбэрээр хийж болно. 
Цагаан будаа. 12. Хүчтэй тиристоруудын загвар:
a - тээглүүр thyristor нь уян хатан ба b - уян хатан гаралтгүй; в - уян хар тугалгатай фланцтай тиристор
Таблет загварын тиристорууд (Зураг 13, д) 1-р таблет хэлбэрээр Атираат керамик бүрхүүлд хийгдсэн бөгөөд хавхлагын элементийг бохирдол, механик гэмтлээс хамгаалдаг. Таблетыг төхөөрөмжийн дээд 2 ба доод 6 металл суурийн хооронд байрлуулсан бөгөөд тэдгээр нь хөргөгчтэй харьцаж, цахилгаан болон дулааны контактуудыг үүсгэдэг. Тиристорын хяналтын электрод 4 нь орон сууцны хажуугийн гадаргуу дээр байрладаг. Төхөөрөмжийг цахилгаан хэлхээнд гүйдэл дамжуулах 3 ба 5-р хавтангаар холбодог.
Зүү ба фланцын загварыг 320 А хүртэлх гүйдлийн цахилгаан хавхлагт, 250 А ба түүнээс дээш гүйдлийн хувьд таблет загварт ашигладаг. Хавтгай биеийн суурьтай төхөөрөмжүүд нь мөчлөгийн температурын өөрчлөлтөд илүү тэсвэртэй байдаг. Тиристорыг хөгжүүлэхэд сүүлийн жилүүдэдЭнэ загварыг илүү олон удаа ашигладаг.
Зураг дээр. 13.6-д TK цувралын шинэ хүчирхэг цахиурын транзисторын загварыг жишээ болгон харуулав. Ийм төхөөрөмжүүд нь радиатор ба хатуу суурь ба ялгаруулагчтай холбох зориулалттай урсгалтай боолттой том зүү хэлбэртэй байдаг.
Ерөнхий шинж чанархагас дамжуулагч төхөөрөмж. Дотоодын үйлдвэр нь олон төрлийн цахилгаан хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн хэрэглээ нь хэмнэлттэй, жижиг хэмжээтэй, өндөр найдвартай янз бүрийн цахилгаан эрчим хүчний хувиргагчийг бий болгох боломжийг олгодог. Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг суурилуулах, тэдгээрийн ашиглалтын явцад эвдэрсэн хавхлагуудыг солих явцад сонгоход хялбар болгохын тулд цахилгаан диод, тиристор, транзистор, оптокоуплер (ГОСТ 15543-70*) -д үсэг, тоон тэмдэглэгээний системийг ашигладаг.
Цагаан будаа. 13. Хөргөгчгүй T500 тиристорын таблетын загвар (a) ба цахилгаан транзисторын ерөнхий болон суурилуулалтын хэмжээсүүд (b)
Фототиристорыг хянахын тулд гэрлийн урсгалыг дамжуулах тусгай цонхыг орон сууцанд суурилуулсан. Оптокоуплер тиристоруудад хагас дамжуулагч гэрэл ялгаруулах диодыг (LED) ялгаруулагч болгон ашигладаг бөгөөд үүнд хяналтын дохио өгдөг. Цахилгаан дохиогоор удирддаг тиристоруудаас фото болон оптокоуплерын тиристоруудын чухал давуу тал нь төхөөрөмжийн цахилгаан хэлхээ ба тэдгээрийн хяналтын системийн хооронд гальваник холболт байхгүй байх явдал юм.
