თანამედროვე მეცნიერება აქტიურად ვითარდება სხვადასხვა მიმართულებით, ცდილობს მოიცვას საქმიანობის ყველა შესაძლო პოტენციურად სასარგებლო სფერო. ამ ყველაფერში უნდა გამოვყოთ ოპტოელექტრონული მოწყობილობები, რომლებიც გამოიყენება როგორც მონაცემთა გადაცემის, ასევე მათი შენახვისა თუ დამუშავების პროცესში. ისინი გამოიყენება თითქმის ყველგან, სადაც მეტ-ნაკლებად დახვეწილი ტექნოლოგია გამოიყენება.
რა არის ეს?
ოპტოელექტრონული მოწყობილობები, ასევე ცნობილი როგორც ოპტოკუპლერები, არის სპეციალური ნახევარგამტარული ტიპის მოწყობილობები, რომლებსაც შეუძლიათ გამოსხივების გაგზავნა და მიღება. ამ სტრუქტურულ ელემენტებს უწოდებენ ფოტოდეტექტორს და სინათლის ემიტერს. მათ შეიძლება ჰქონდეთ ერთმანეთთან კომუნიკაციის სხვადასხვა ვარიანტი. ასეთი პროდუქტების მოქმედების პრინციპი ემყარება ელექტროენერგიის შუქად გარდაქმნას, ისევე როგორც ამ რეაქციის საპირისპიროს. შედეგად, ერთ მოწყობილობას შეუძლია გარკვეული სიგნალის გაგზავნა, ხოლო მეორე იღებს მას და „გაშიფრავს“. ოპტოელექტრონული მოწყობილობები გამოიყენება:
- აღჭურვილობის საკომუნიკაციო ერთეული;
- საზომი მოწყობილობების შეყვანის სქემები;
- მაღალი ძაბვის და მაღალი დენის სქემები;
- ძლიერი ტირისტორები და ტრიაკები;
- რელე მოწყობილობები და ა.შშემდეგი.
ყველა ასეთი პროდუქტი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ძირითად ჯგუფად, მათი ინდივიდუალური კომპონენტების, დიზაინის ან სხვა ფაქტორების მიხედვით. მეტი ამის შესახებ ქვემოთ.
ემიტერი
ოპტოელექტრონული მოწყობილობები და მოწყობილობები აღჭურვილია სიგნალის გადაცემის სისტემებით. მათ უწოდებენ ემიტერებს და, სახეობიდან გამომდინარე, პროდუქტები იყოფა შემდეგნაირად:
- ლაზერი და LED-ები. ასეთი ელემენტები ერთ-ერთი ყველაზე მრავალმხრივია. მათ ახასიათებთ მაღალი ეფექტურობა, ძალიან ვიწრო სხივის სპექტრი (ეს პარამეტრი ასევე ცნობილია როგორც კვაზი-ქრომატულობა), მოქმედების საკმაოდ ფართო დიაპაზონი, რადიაციის მკაფიო მიმართულების შენარჩუნებით და ძალიან მაღალი სიჩქარით. ასეთი გამოსხივების მქონე მოწყობილობები მუშაობენ ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში და უკიდურესად საიმედოა, ისინი მცირე ზომის არიან და კარგად მუშაობენ მიკროელექტრონული მოდელების სფეროში.
- ელექტროლუმინესცენტური უჯრედები. ასეთი დიზაინის ელემენტი აჩვენებს არც თუ ისე მაღალ კონვერტაციის ხარისხის პარამეტრს და არ მუშაობს ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. ამავდროულად, მოწყობილობების მართვა ძალიან რთულია. თუმცა, ისინი საუკეთესოდ შეეფერება ფოტორეზისტორებს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალელემენტიანი, მრავალფუნქციური სტრუქტურების შესაქმნელად. მიუხედავად ამისა, მათი ნაკლოვანებების გამო, ახლა ამ ტიპის ემიტერები გამოიყენება საკმაოდ იშვიათად, მხოლოდ მაშინ, როდესაც მათ ნამდვილად არ შეუძლიათ უარი თქვან.
- ნეონის ნათურები. ამ მოდელების სინათლის გამომუშავება შედარებით დაბალია, ასევე ისინი კარგად ვერ უძლებენ დაზიანებას და დიდხანს არ ძლებენ.განსხვავდება დიდი ზომებით. ისინი გამოიყენება ძალიან იშვიათად, გარკვეული ტიპის მოწყობილობებში.
- ინკანდესენტური ნათურები. ასეთი ემიტერები გამოიყენება მხოლოდ რეზისტორულ მოწყობილობებში და სხვაგან არსად.
შედეგად, LED და ლაზერული მოდელები ოპტიმალურად შეეფერება საქმიანობის თითქმის ყველა სფეროს და მხოლოდ ზოგიერთ სფეროში, სადაც სხვაგვარად შეუძლებელია, გამოიყენება სხვა ვარიანტები.
ფოტოდეტექტორი
ოპტოელექტრონული მოწყობილობების კლასიფიკაცია ასევე კეთდება დიზაინის ამ ნაწილის ტიპის მიხედვით. სხვადასხვა ტიპის პროდუქტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიმღებ ელემენტად.
- ფოტოტირისტორები, ტრანზისტორები და დიოდები. ყველა მათგანი ეკუთვნის უნივერსალურ მოწყობილობებს, რომლებსაც შეუძლიათ იმუშაონ ღია ტიპის გადასვლით. ყველაზე ხშირად, დიზაინი ეფუძნება სილიკონს და ამის გამო პროდუქტები იღებენ მგრძნობელობის საკმაოდ ფართო სპექტრს.
- ფოტორეზისტორები. ეს არის ერთადერთი ალტერნატივა, რომელსაც აქვს მთავარი უპირატესობა თვისებების ძალიან რთული გზით შეცვლაში. ეს ხელს უწყობს ყველა სახის მათემატიკური მოდელის განხორციელებას. სამწუხაროდ, სწორედ ფოტორეზისტორები ინერციულია, რაც მნიშვნელოვნად ავიწროებს მათი გამოყენების ფარგლებს.
სხივის მიღება ნებისმიერი ასეთი მოწყობილობის ერთ-ერთი ყველაზე ძირითადი ელემენტია. მხოლოდ მისი მიღების შემდეგ იწყება შემდგომი დამუშავება და შეუძლებელი იქნება, თუ კომუნიკაციის ხარისხი საკმარისად მაღალი არ არის. შედეგად დიდი ყურადღება ეთმობა ფოტოდეტექტორის დიზაინს.
ოპტიკური არხი
პროდუქტების დიზაინის მახასიათებლები კარგად ჩანს ფოტოელექტრონული და ოპტოელექტრონული მოწყობილობების აღნიშვნის სისტემით. ეს ასევე ეხება მონაცემთა გადაცემის არხს. არსებობს სამი ძირითადი ვარიანტი:
- მოგრძო არხი. ფოტოდეტექტორი ასეთ მოდელში საკმარისად შორს არის ოპტიკური არხიდან, რომელიც ქმნის სპეციალურ სინათლის სახელმძღვანელოს. სწორედ დიზაინის ეს ვარიანტი აქტიურად გამოიყენება კომპიუტერულ ქსელებში მონაცემთა აქტიური გადაცემისთვის.
- დახურული არხი. ამ ტიპის მშენებლობა იყენებს სპეციალურ დაცვას. ის შესანიშნავად იცავს არხს გარე გავლენისგან. გამოიყენება გალვანური იზოლაციის სისტემის მოდელები. ეს არის საკმაოდ ახალი და პერსპექტიული ტექნოლოგია, რომელიც ახლა მუდმივად იხვეწება და თანდათან ცვლის ელექტრომაგნიტურ რელეებს.
- გახსენი არხი. ეს დიზაინი გულისხმობს ჰაერის უფსკრულის არსებობას ფოტოდეტექტორსა და ემიტერს შორის. მოდელები გამოიყენება სადიაგნოსტიკო სისტემებში ან სხვადასხვა სენსორებში.
სპექტრული დიაპაზონი
ამ ინდიკატორის თვალსაზრისით, ყველა ტიპის ოპტოელექტრონული მოწყობილობა შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად:
- დიაპაზონთან ახლოს. ტალღის სიგრძე ამ შემთხვევაში მერყეობს 0,8-1,2 მიკრონი. ყველაზე ხშირად, ასეთი სისტემა გამოიყენება მოწყობილობებში, რომლებიც იყენებენ ღია არხს.
- გრძელი დიაპაზონი. აქ ტალღის სიგრძე უკვე 0,4-0,75 მიკრონია. გამოიყენება ამ ტიპის სხვა პროდუქტების უმეტესობაში.
დიზაინი
ამ ინდიკატორის მიხედვით, ოპტოელექტრონული მოწყობილობები იყოფა სამ ჯგუფად:
- სპეციალური. ეს მოიცავს მოწყობილობებს, რომლებიც აღჭურვილია მრავალი ემიტერებითა და ფოტოდეტექტორებით, ყოფნის, პოზიციის, კვამლის და ა.შ. სენსორებით.
- ინტეგრალი. ასეთ მოდელებში დამატებით გამოიყენება სპეციალური ლოგიკური სქემები, შედარებითები, გამაძლიერებლები და სხვა მოწყობილობები. სხვა საკითხებთან ერთად, მათი გამომავალი და შეყვანები გალვანურად იზოლირებულია.
- დაწყებითი. ეს არის პროდუქტების უმარტივესი ვერსია, რომელშიც მიმღები და ემიტერი მხოლოდ ერთ ეგზემპლარად არის წარმოდგენილი. ისინი შეიძლება იყოს როგორც ტირისტორი, ასევე ტრანზისტორი, დიოდური, რეზისტენტული და ზოგადად, ნებისმიერი სხვა.
სამივე ჯგუფი ან თითოეული ცალკე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოწყობილობებში. სტრუქტურული ელემენტები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ და პირდაპირ გავლენას ახდენენ პროდუქტის ფუნქციონირებაზე. ამავდროულად, კომპლექსურ აღჭურვილობას ასევე შეუძლია გამოიყენოს უმარტივესი, ელემენტარული ჯიშები, თუ ეს მიზანშეწონილია. მაგრამ პირიქითაც მართალია.
ოპტოელექტრონული მოწყობილობები და მათი გამოყენება
მოწყობილობის გამოყენების თვალსაზრისით, ყველა მათგანი შეიძლება დაიყოს 4 კატეგორიად:
- ინტეგრირებული სქემები. გამოიყენება სხვადასხვა მოწყობილობებში. პრინციპი გამოიყენება სხვადასხვა სტრუქტურულ ელემენტებს შორის ცალკეული ნაწილების გამოყენებით, რომლებიც ერთმანეთისგან იზოლირებულია. ეს ხელს უშლის კომპონენტების ურთიერთქმედებას სხვა გზით, გარდადეველოპერის მიერ მოწოდებული.
- იზოლაცია. ამ შემთხვევაში გამოიყენება სპეციალური ოპტიკური რეზისტორების წყვილი, მათი დიოდი, ტირისტორი ან ტრანზისტორი და ა.შ.
- ტრანსფორმაცია. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გამოყენების შემთხვევა. მასში დენი გარდაიქმნება სინათლედ და გამოიყენება ამ გზით. მარტივი მაგალითია ყველა სახის ნათურა.
- უკუ ტრანსფორმაცია. ეს არის სრულიად საპირისპირო ვერსია, რომელშიც სინათლე გარდაიქმნება დენად. გამოიყენება ყველა სახის მიმღების შესაქმნელად.
სინამდვილეში, ძნელი წარმოსადგენია თითქმის ნებისმიერი მოწყობილობა, რომელიც მუშაობს ელექტროენერგიით და აკლია რაიმე სახის ოპტოელექტრონული კომპონენტები. ისინი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მცირე რაოდენობით, მაგრამ ისინი მაინც იქნებიან.
შედეგები
ყველა ოპტოელექტრონული მოწყობილობა, ტირისტორი, დიოდები, ნახევარგამტარული მოწყობილობები სხვადასხვა ტიპის აღჭურვილობის სტრუქტურული ელემენტებია. ისინი საშუალებას აძლევს ადამიანს მიიღოს სინათლე, გადასცეს ინფორმაცია, დაამუშავოს ან თუნდაც შეინახოს იგი.
