วิทยาศาสตร์สมัยใหม่กำลังพัฒนาไปในทิศทางต่างๆ อย่างแข็งขัน โดยพยายามครอบคลุมพื้นที่ที่อาจเป็นประโยชน์ของกิจกรรมทั้งหมด ในบรรดาทั้งหมดนี้ อุปกรณ์ optoelectronic ควรแยกออกซึ่งใช้ทั้งในกระบวนการส่งข้อมูลและการจัดเก็บหรือการประมวลผล พวกมันถูกใช้เกือบทุกที่ที่มีการใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อนไม่มากก็น้อย
นี่คืออะไร
อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์หรือที่เรียกว่าออปโตคัปเปลอร์เป็นอุปกรณ์ประเภทเซมิคอนดักเตอร์พิเศษที่สามารถส่งและรับรังสีได้ องค์ประกอบโครงสร้างเหล่านี้เรียกว่าตัวตรวจจับแสงและตัวปล่อยแสง พวกเขาอาจมีทางเลือกที่แตกต่างกันในการสื่อสารระหว่างกัน หลักการทำงานของผลิตภัณฑ์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับการแปลงไฟฟ้าเป็นแสง รวมถึงการย้อนกลับของปฏิกิริยานี้ เป็นผลให้อุปกรณ์หนึ่งสามารถส่งสัญญาณบางอย่างในขณะที่อีกเครื่องหนึ่งรับและ "ถอดรหัส" อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ใช้ใน:
- อุปกรณ์สื่อสาร
- วงจรอินพุตของเครื่องวัด
- วงจรไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูง
- ไทริสเตอร์และไตรแอกอันทรงพลัง
- อุปกรณ์รีเลย์และอื่นๆต่อไป
ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มพื้นฐานได้หลายกลุ่ม ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบ การออกแบบ หรือปัจจัยอื่นๆ เพิ่มเติมที่ด้านล่าง
อีซีแอล
อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ติดตั้งระบบส่งสัญญาณ พวกเขาถูกเรียกว่าอีซีแอลและขึ้นอยู่กับประเภทผลิตภัณฑ์แบ่งออกเป็นดังนี้:
- เลเซอร์และไฟ LED องค์ประกอบดังกล่าวเป็นองค์ประกอบที่หลากหลายที่สุด พวกมันโดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูง สเปกตรัมของลำแสงที่แคบมาก (พารามิเตอร์นี้เรียกอีกอย่างว่า quasi-chromaticity) ช่วงการทำงานที่ค่อนข้างกว้าง รักษาทิศทางการแผ่รังสีที่ชัดเจนและความเร็วสูงมาก อุปกรณ์ที่มีอิมิตเตอร์ดังกล่าวทำงานเป็นเวลานานและมีความน่าเชื่อถืออย่างยิ่ง มีขนาดเล็กและทำงานได้ดีในรุ่นไมโครอิเล็กทรอนิกส์
- เซลล์เรืองแสง. องค์ประกอบการออกแบบดังกล่าวแสดงพารามิเตอร์คุณภาพการแปลงที่ไม่สูงมาก และใช้งานไม่ได้นานเกินไป ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์ต่างๆ ก็จัดการได้ยากมาก อย่างไรก็ตาม พวกมันเหมาะที่สุดสำหรับโฟโตรีซีสเตอร์ และสามารถใช้เพื่อสร้างโครงสร้างแบบหลายองค์ประกอบและแบบอเนกประสงค์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจุดอ่อนของมัน ทำให้ตอนนี้มีการใช้อีซีแอลประเภทนี้ค่อนข้างน้อย เฉพาะเมื่อไม่สามารถจ่ายได้จริงๆ เท่านั้น
- โคมไฟนีออน. เอาต์พุตแสงของรุ่นเหล่านี้ค่อนข้างต่ำ และยังไม่ทนต่อความเสียหายได้ดีและอยู่ได้ไม่นานแตกต่างกันในขนาดใหญ่ มีการใช้งานน้อยมากในอุปกรณ์บางประเภท
- หลอดไส้. อิมิตเตอร์ดังกล่าวใช้เฉพาะในอุปกรณ์ตัวต้านทานและไม่มีที่อื่น
ด้วยเหตุนี้ โมเดล LED และเลเซอร์จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับกิจกรรมเกือบทั้งหมด และเฉพาะในบางพื้นที่ที่ไม่สามารถทำได้ มิฉะนั้น จะใช้ตัวเลือกอื่นๆ
เครื่องตรวจจับภาพ
การจำแนกประเภทของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์นั้นทำขึ้นตามประเภทของการออกแบบส่วนนี้ ใช้เป็นองค์ประกอบในการรับสินค้าประเภทต่างๆ ได้
- โฟโตไทริสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ และไดโอด. ทั้งหมดนี้เป็นอุปกรณ์สากลที่สามารถทำงานกับการเปลี่ยนแบบเปิดได้ ส่วนใหญ่แล้ว การออกแบบจะขึ้นอยู่กับซิลิคอน และด้วยเหตุนี้ ผลิตภัณฑ์จึงมีความไวที่ค่อนข้างกว้าง
- โฟโตรีซีสเตอร์. นี่เป็นทางเลือกเดียวที่มีข้อได้เปรียบหลักของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติในลักษณะที่ซับซ้อนมาก สิ่งนี้จะช่วยนำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทุกประเภทไปใช้ น่าเสียดายที่โฟโตรีซีสเตอร์มีแรงเฉื่อย ซึ่งทำให้ขอบเขตการใช้งานแคบลงอย่างมาก
การรับสัญญาณบีมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานที่สุดของอุปกรณ์ดังกล่าว หลังจากที่สามารถรับได้เท่านั้น การประมวลผลเพิ่มเติมจะเริ่มขึ้น และจะไม่สามารถทำได้หากคุณภาพการสื่อสารไม่สูงพอ ด้วยเหตุนี้ จึงให้ความสนใจอย่างมากกับการออกแบบเครื่องตรวจจับแสง
ช่องออปติคอล
คุณสมบัติการออกแบบของผลิตภัณฑ์สามารถแสดงให้เห็นได้ดีโดยระบบการกำหนดที่ใช้สำหรับอุปกรณ์โฟโตอิเล็กทรอนิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังใช้กับช่องทางการรับส่งข้อมูล มีสามตัวเลือกหลัก:
- ช่องยาว. เครื่องตรวจจับแสงในรุ่นดังกล่าวอยู่ห่างจากช่องแสงออปติคอลมากพอ ทำให้เกิดแถบนำแสงแบบพิเศษ เป็นตัวเลือกการออกแบบที่ใช้ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลที่ใช้งานอยู่
- ช่องปิด. การก่อสร้างประเภทนี้ใช้การป้องกันพิเศษ ปกป้องช่องจากอิทธิพลภายนอกได้อย่างสมบูรณ์แบบ มีการใช้แบบจำลองสำหรับระบบแยกกระแสไฟฟ้า นี่เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่และมีแนวโน้ม ซึ่งขณะนี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและค่อยๆ เปลี่ยนรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า
- เปิดช่อง. การออกแบบนี้แสดงถึงการมีช่องว่างอากาศระหว่างตัวตรวจจับแสงกับตัวปล่อย โมเดลใช้ในระบบวินิจฉัยหรือเซ็นเซอร์ต่างๆ
ช่วงสเปกตรัม
จากมุมมองของตัวบ่งชี้นี้ อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ทุกประเภทสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท:
- ระยะใกล้. ความยาวคลื่นในกรณีนี้อยู่ในช่วง 0.8-1.2 ไมครอน ส่วนใหญ่มักใช้ระบบดังกล่าวในอุปกรณ์ที่ใช้ช่องสัญญาณแบบเปิด
- ระยะไกล. ที่นี่ความยาวคลื่นอยู่แล้ว 0.4-0.75 ไมครอน ใช้ในผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ส่วนใหญ่เกือบทุกประเภท
ออกแบบ
ตามตัวบ่งชี้นี้ อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์แบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:
- พิเศษ. ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ที่มีตัวปล่อยและตัวตรวจจับแสงหลายตัว เซ็นเซอร์สำหรับการมีอยู่ ตำแหน่ง ควัน และอื่นๆ
- อินทิกรัล. ในรุ่นดังกล่าวจะใช้วงจรลอจิกพิเศษเครื่องเปรียบเทียบเครื่องขยายเสียงและอุปกรณ์อื่น ๆ เหนือสิ่งอื่นใด เอาต์พุตและอินพุตของพวกมันถูกแยกด้วยกระแสไฟฟ้า
- ประถม. นี่เป็นเวอร์ชันที่ง่ายที่สุดของผลิตภัณฑ์ซึ่งมีตัวรับและตัวปล่อยอยู่ในสำเนาเดียวเท่านั้น สามารถเป็นได้ทั้งไทริสเตอร์และทรานซิสเตอร์ ไดโอด ตัวต้านทาน และอื่นๆ
สามารถใช้ทั้งสามกลุ่มหรือแยกกันในอุปกรณ์ได้ องค์ประกอบโครงสร้างมีบทบาทสำคัญและส่งผลโดยตรงต่อการทำงานของผลิตภัณฑ์ ในเวลาเดียวกัน อุปกรณ์ที่ซับซ้อนยังสามารถใช้อุปกรณ์พื้นฐานที่ง่ายที่สุดได้ตามความเหมาะสม แต่ตรงข้ามก็จริง
อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และแอพพลิเคชั่น
จากมุมมองของการใช้อุปกรณ์ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็น 4 หมวดหมู่:
- วงจรรวม ใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ หลักการนี้ใช้ระหว่างองค์ประกอบโครงสร้างต่างๆ โดยใช้ส่วนแยกที่แยกออกจากกัน สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะอื่นใดนอกจากที่นักพัฒนาจัดหาให้
- ฉนวนกันความร้อน. ในกรณีนี้ จะใช้คู่ตัวต้านทานแสงพิเศษ ไดโอด ไทริสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์ เป็นต้น
- แปลงร่าง. นี่เป็นหนึ่งในกรณีการใช้งานที่พบบ่อยที่สุด ในนั้นกระแสจะเปลี่ยนเป็นแสงและนำไปใช้ในลักษณะนี้ ตัวอย่างง่ายๆ คือ โคมไฟทุกชนิด
- การแปลงกลับ. นี้เป็นรุ่นที่ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิงซึ่งเป็นแสงที่เปลี่ยนเป็นกระแส ใช้สร้างเครื่องรับทุกชนิด
อันที่จริง มันยากที่จะจินตนาการถึงอุปกรณ์เกือบทุกชนิดที่ใช้ไฟฟ้าและไม่มีส่วนประกอบออปโตอิเล็กทรอนิกส์บางรูปแบบ อาจนำเสนอเป็นจำนวนเล็กน้อย แต่จะยังคงปรากฏอยู่
ผลลัพธ์
อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ไทริสเตอร์ ไดโอด อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดเป็นองค์ประกอบโครงสร้างของอุปกรณ์ประเภทต่างๆ อนุญาตให้บุคคลรับแสง ส่งข้อมูล ประมวลผล หรือแม้แต่จัดเก็บ
