описание, классификация, применение и виды

Современная наука активно развивается в самых разных направлениях, стремясь охватить все возможные потенциально полезные сферы деятельности. Среди всего этого следует выделить оптоэлектронные приборы, которые используются как в процессе передачи данных, так и их хранения или обработки. Они используются практически везде, где применяется более или менее сложная техника.

Что это такое?

Под оптоэлектронными приборами, которые также известны как оптроны, понимают специальные приборы полупроводникового типа, способные отправлять и принимать излучение. Эти элементы конструкции носят названия фотоприемника и светоизлучателя. Они могут иметь разные варианты связи между собой. Принцип функционирования подобных изделий основан на преобразовании электричества в свет, а также обратной этой реакции. Как следствие, одно устройство может отправлять определенный сигнал, а другое его принимает и «расшифровывает». Используются оптоэлектронные приборы в:

• блоках связи аппаратуры;
• входных цепях измеряющих устройств;
• высоковольтных и сильноточных цепях;
• мощных тиристорах и симисторах;
• релейных устройствах и так далее.

Все такие изделия могут быть классифицированы по нескольким базовым группам, в зависимости от их отдельных компонентов, конструкции или других факторов. Об этом ниже.

Излучатель

Оптоэлектронные приборы и устройства оснащаются системами передачи сигнала. Их называют излучателями и в зависимости от типа, изделия разделяются следующим образом:

• Лазерные и светодиоды. Такие элементы относятся к самым универсальными. Для них характерны высокие показатели коэффициента полезного действия, весьма узкий спектр луча (этот параметр также известен как квазихроматичность), достаточно широкий диапазон работы, поддержание четкого направления излучения и очень высокая скорость работы. Устройства с подобными излучателями работают очень долго и крайне надежно, отличаются небольшими размерами и отлично показывают себя в сфере микроэлектронных моделей.
• Электролюминесцентные ячейки. Такой элемент конструкции показывает не особо высокий параметр качества преобразования и работает не слишком долго. При этом, устройствами весьма тяжело управлять. Однако именно они лучше всего подходят для фоторезисторов и могут использоваться для создания многоэлементных, многофункциональных структур. Тем не менее в силу своих недостатков, сейчас излучатели такого типа используются достаточно редко, только тогда, когда без них действительно нельзя обойтись.
• Неоновые лампы. Отдача света этих моделей сравнительно невысока, а также они плохо выдерживают повреждения и работают недолго. Отличаются большими размерами. Используются крайне редко, в отдельных видах приборов.
• Ламы накаливания. Такие излучатели применяются только в резисторном оборудовании и больше нигде.

Как следствие, светодиодные и лазерные модели оптимально подходят практически для всех сфер деятельности и лишь в некоторых областях, где по-другому нельзя, применяются другие варианты.

Фотоприемник

Классификация оптоэлектронных приборов также производится и по типу этой части конструкции. В качестве принимающего элемента могут использоваться разные типы изделий.

• Фото- тиристоры, транзисторы и диоды. Все они относятся к универсальным устройствам, способным работать с переходом открытого типа. Чаще всего в основе конструкции лежит кремний и из-за этого изделия получают достаточно широкий спектр чувствительности.
• Фоторезисторы. Это единственный альтернативный вариант, главным преимуществом которого является изменение свойств очень сложным образом. Это помогает реализовывать всевозможные математические модели. К сожалению, именно фоторезисторы инерционны, что значительно сужает сферу их применения.

Прием луча – это один из самых базовых элементов любого подобного устройства. Только после того как он сможет быть получен, начинается дальнейшая обработка, и она будет невозможна при недостаточно высоком качестве связи. Как следствие, конструкции фотоприемника уделяется огромное внимание.

Оптический канал

Особенности конструкции изделий может неплохо показать используемая система обозначений фотоэлектронных и оптоэлектронных приборов. В том числе это касается и канала передачи данных. Выделяют три основных их варианта:

• Удлиненный канал. Фотоприемник в такой модели отдален на достаточно серьезное расстояние от оптического канала, образуя специальный световод. Именно такой вариант конструкции активно применяется в компьютерных сетях для активной передачи данных.
• Закрытый канал. Такой тип конструкции использует специальную защиту. Она превосходно предохраняет канал от внешнего воздействия. Применяются модели для системы гальванической развязки. Это достаточно новая и перспективная технология, сейчас непрерывно совершенствующаяся и постепенно заменяющая собой электромагнитные реле.
• Открытый канал. Такая конструкция подразумевает наличие воздушного зазора между фотоприемником и излучателем. Используются модели в системах диагностики или разнообразных датчиках.

Спектральный диапазон

С точки зрения этого показателя, все виды оптоэлектронных приборов можно разделить на два вида:

• Ближний диапазон. Длина волны в данном случае колеблется в пределах 0,8-1,2 мкм. Чаще всего такая система применяется в устройствах, использующих открытый канал.
• Дальний диапазон. Тут длина волны уже 0,4-0,75 мкм. Применяется в большинстве видов остальных изделий такого типа.

Конструкция

По этому показателю оптоэлектронные приборы разделяются на три группы:

• Специальные. Сюда входят устройства оснащенными несколькими излучателями и фотоприемниками, датчиками присутствия, положения, задымленности и так далее.
• Интегральные. В таких моделях дополнительно используются специальные логические схемы, компараторы, усилители и другие устройства. Кроме всего прочего, выходы и входы у них гальванически развязаны.
• Элементарные. Это самый простой вариант изделий, в которых приемник и излучатель присутствуют только в одном экземпляре. Они могут быть как тиристорными, так и транзисторными, диодными, резистивными и вообще, любыми другими.

В приборах могут использоваться все три группы или каждая по отдельности. Конструктивные элементы играют существенную роль и напрямую воздействуют на функциональность изделия. В то же время сложное оборудование может использовать и самые простейшие, элементарные разновидности, если это будет целесообразно. Но верно и обратное.

Оптоэлектронные приборы и их применение

С точки зрения использования устройств все они могут разделяться на 4 категории:

• Интегральные схемы. Применяются в самых разных приборах. Используется принцип между разными элементами конструкции при помощи отдельных частей, которые изолированы друг от друга. Это не дает взаимодействовать компонентам никаким образом, кроме того, который был предусмотрен разработчиком.
• Изоляция. В этом случае используются специальные оптические резисторные пары, их диодные, тиристорные или транзисторные разновидности и так далее.
• Преобразование. Это один из самых распространенных вариантов использования. В нем ток трансформируется в свет и применяется именно таким образом. Простой пример – всевозможные лампы.
• Обратное преобразование. Это уже полностью противоположный вариант, в котором именно свет трансформируется в ток. Используются для создания всевозможных приемников.

Фактически, сложно представить себе практически любое устройство, работающее на электричестве и лишенное какого-то варианта оптоэлектронных компонентов. Они могут быть представлены в небольшом количестве, но все равно будут присутствовать.

Итоги

Все оптоэлектронные приборы, тиристоры, диоды, полупроводниковые приборы – это конструктивные элементы разных видов оборудования. Они позволяют человеку получать свет, передавать информацию, обрабатывать или даже хранить ее.

Фото и оптоэлектронные приборы — Конспект по курсу Промышленная электроника (Инженерия)

Тема: Фото- и оптоэлектронные приборы.

Оптоэлектроникой называют научно-техническое направление, в котором для передачи, обработки и хранения информации используются электрические и оптические средства и методы. В оптоэлектронике световой луч выполняет те же функции управления, преобразования и связи, что и электрический сигнал в электрических цепях.

Устройства оптоэлектроники обладают некоторыми существенными преимуществами по сравнению с чисто электронными устройствами. В них обеспечивается полная гальваническая развязка между входными и выходными цепями. Отсутствует обратное влияние приемника сигнала на его источник. Облегчается согласование между собой электрических цепей с разными входными и выходными сопротивлениями. Оптоэлектронные приборы имеют широкую полосу пропускания и преобразования сигналов, высокое быстродействие и большую информационную емкость оптических каналов связи (10¹³ — 10¹⁵ Гц). На оптические цепи не оказывают влияние различные помехи, вызванные электрическими и магнитными полями.

К недостаткам оптоэлектронных компонентов относятся: низкая температурная и временная стабильность характеристик; сравнительно большая потребляемая мощность; сложность изготовления универсальных устройств для обработки информации; меньшие функциональные возможности по сравнению с ИМС, необходимость жестких требований к технологии изготовления.

Оптоэлектронные приборы излучают и преобразуют излучение в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой областях спектра. Основным компонентом оптоэлектроники является пара с фотонной связью, называемая оптроном. Простейший оптрон можно представить четырехполюсником, состоящим из трех элементов: источник света — 1, световод — 2 и приемник света — 3 (рис.3.1).

Входной сигнал в виде импульса или перепада входного тока возбуждает фотоизлучатель и вызывает световое излучение. Световой сигнал по световоду попадает в фотоприемник, на выходе которого образуется электрический импульс или перепад выходного тока.

В оптронных устройствах в качестве источников света применяются обычно лампы накаливания, электролюминесцентные конденсаторы или светодиоды. В качестве приемников света используют фоторезисторы, фотодиоды, фототиристоры, фототранзисторы и различные комбинации этих приборов. Условные обозначения некоторых типов оптронов показаны на рис.3.2 ( а) — диодный, б) — резисторный, в) — динисторный).

Работа фоторезисторов основана на явлении изменения сопротивления вещества под воздействием внешнего светового излучения. Конструктивно фоторезистор представляет собой пластину полупроводника, на поверхности которой нанесены электроды. Структура фоторезистора и условное обозначение показаны на рис.3.3, где 1 -диэлектрическая пластина; 2 — полупроводник; 3 — контакты фоторезистора.

Основными характеристиками фоторезистора являются:

1. Вольтамперная характеристика — зависимость тока I через фоторезистор от напряжения U, приложенного к его выводам, при различных значениях светового потока Ф, либо освещенности Е (рис.3.4). Ток при Ф=0 называется темновым током I_т, при Ф>0 общим током I_общ. Их разность равна фототоку I_ф=I_общ—I_т.

2. Энергетическая характеристика — это зависимость фототока от светового потока, либо освещенности при U=const. В области малых Ф она линейна, а при увеличении светового потока рост фототока замедляется из-за возрастания вероятности рекомбинации носителей заряда (рис.3.5). Энергетическая характеристика иногда называется люксамперной, в том случае, если по оси абсцисс откладывают освещенность Е в люксах.

3. Чувствительность — это отношение выходной величины к входной. В зависимости от того, какой величиной характеризуется излучение, различают токовую чувствительность к потоку

S_ф=

и токовую чувствительность к освещенности Е

S_Е=

В качестве одного из основных параметров фоторезистора используют величину удельной интегральной чувствительности, которая характеризует интегральную чувствительность, когда к фоторезистору приложено напряжение 1В.

S_{Ф инт.уд}=

У промышленных фоторезисторов удельная интегральная чувствительность имеет пределы десятые, сотые доли  при освещенности Е=200 лк.

Важными характеристиками фоторезистора являются также: спектральная характеристика; граничная частота сигнала, модулирующая световой поток; температурный коэффициент фототока и пороговый поток.

Фотодиоды имеют структуру обычного р-n-перехода (рис.3.6), где а) — условное обозначение фотодиода, б) — структура фотодиода. Вследствие оптического возбуждения в р и n областях возникает неравновесная концентрация носителей заряда.

На границе перехода неосновные носители заряда под влиянием электрического поля, перебрасываются через переход в область, где они являются основными носителями. Электрический ток, созданный ими есть полный фототок. Если р-n-переход разомкнут, то перенос носителей заряда, генерируемых светом, приводит к накоплению отрицательного в n-области и положительного в р-области зарядов. Новое равновесное состояние соответствует меньшей высоте потенциального барьера, равной (U_к—Е_ф). ЭДС Е_ф, возникающую при этих процессах, на значение которой снижается потенциальный барьер Uк в р-n-переходе, называют фотоэлектродвижущей силой (фото-ЭДС) В данной ситуации фотодиод работает в режиме фотогенератора, преобразуя световую энергию в

электрическую.

Фотодиод может работать совместно с внешним источником (рис.3.6в). При освещении фотодиода поток неосновных носителей заряда через р-n—переход возрастает. Увеличивается ток во внешней цепи, определяемый напряжением источника и световым потоком. Значение фототока можно найти из выражения I_ф=S_интФ, где S_инт — интегральная чувствительность. Вольтамперные характеристики освещенного p-n-перехода показаны на рис.3.9,б. Фототок суммируется с обратным током теплового происхождения.

К основным характеристикам фотодиода относят:

1. Энергетические характеристики, которые связывают фототок со световым потоком. Причем фотодиод может быть включен без внешнего источника ЭДС (генераторный режим), так и с внешним источником (рис.3.7: а) — генераторный режим; б) — при работе с внешним источником).

2. Абсолютные и относительные спектральные характеристики – это зависимости абсолютной либо относительной чувствительности от длины волны регистрируемого потока излучения. Они аналогичны соответствующим характеристикам фоторезистора и зависят от материала полупроводника и введенных примесей.

В качестве фотоприемников в оптронных устройствах также используются фототиристоры и фототранзисторы.

У фототранзисторов интегральная чувствительность значительно выше, чем у диода и составляет сотни миллиампер на люмен.

Биполярный фототранзистор представляет собой обычный транзистор, но в корпусе его сделано прозрачное окно, через которое световой поток воздействует на область базы, вызывая в ней генерацию носителей зарядов. Они диффундируют к коллекторному переходу, где происходит их разделение. Дырки под воздействием поля коллектора идут из базы в коллектор и увеличивают ток коллектора, а электроны, оставаясь в базе, повышают прямое напряжение эмиттерного перехода, что усиливает инжекцию дырок в этом переходе. Если базовый вывод транзистора не подключается к схеме, то такое включение называют с “плавающей” базой. В этом случае режим работы транзистора будет сильно зависеть от температуры. Вывод базы используют для задания оптимального режима работы фототранзистора, при котором достигается максимальная чувствительность к световому потоку.

Фототиристоры имеют четырехслойную структуру (рис.3.8,а) и управляются световым потоком, подобно тому, как триодные тиристоры управляются током, подаваемым в цепь управляющего электрода. При действии света на область базы р₁ в этой области генерируются электроны и дырки.

Электроны, попадая в область перехода П2, находящегося под обратным напряжением, уменьшают его сопротивление. В результате происходит увеличение инжекции носителей из переходов П1 и П3. Ток через структуру прибора лавинообразно нарастает, т.е. тиристор отпирается. Чем больше световой поток, действующий на тиристор, тем при меньшем напряжении включается тиристор (рис.3.8,б).

Фототиристоры могут успешно применяться в различных автоматических устройствах в качестве бесконтактных ключей для включения значительных напряжений и мощностей. Важные достоинства тиристоров:  малое потребление мощности во включенном состоянии, малые габариты, отсутствие искрения, малое время включения.

Контрольные вопросы

1. Перечислите достоинства и недостатки оптоэлектронных приборов.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта — 39. Метод электронного парамагнитного резонанса.

2.Назовите основные характеристики фоторезисторов.

3. Почему световые характеристики фоторезисторов нелинейны?

4. Что такое удельная чувствительность фоторезистора?

5. Назовите возможные режимы работы фотодиодов.

6. Опишите механизм образования фото-ЭДС при освещении светом р-n-перехода.

7. Перечислите основные параметры фотодиода.

Оптоэлектронные приборы и компоненты — Последние исследования и новости

• Атом
• RSS-канал

Оптоэлектронные устройства и компоненты — это электронные устройства, которые работают как от света, так и от электрического тока. Сюда могут входить источники света с электрическим приводом, такие как лазерные диоды и светоизлучающие диоды, компоненты для преобразования света в электрический ток, такие как солнечные и фотогальванические элементы, и устройства, которые могут электронным образом управлять распространением света.

Избранное

Последние исследования и обзоры

• Отзывы
  01 ноября 2022 г. | Открытый доступ

  В этом документе рассматривается изготовление и функциональные возможности контрастных оптических структур с высоким показателем преломления, которые могут служить универсальными оптическими платформами для преодоления ограничений современных оптоэлектронных устройств.

  • Ён-Бин Ким
  • , Джин-Ву Чо
  •  и Сун-Гён Ким

  Свет: наука и приложения 11, 316

• Исследовательская работа
  27 октября 2022 г. | Открытый доступ

  • Минхёп Сон
  • , Миндже Сон
  •  и Джун Тэ Ан

  Научные отчеты 12, 18036

• Исследовательская работа
  27 октября 2022 г. | Открытый доступ

  ТГц изображения и спектроскопия всегда требуют еще более эффективных компонентов. Здесь авторы, благодаря модифицированному фотопроводящему переключателю, включающему графеновый слой, демонстрируют высокоскоростной фотопроводящий переключатель без ущерба для генерируемой мощности.

  • Дэхуэй Чжан
  • , Чжэнь Сюй
  • и Чжаохуэй Чжун

  Nature Communications 13, 6404

• Исследовательская работа
  26 октября 2022 г. | Открытый доступ

  • org/Person»> Хироюки Окамото
  • , Шун Камада
  •  и Тосихиро Окамото

  Научные отчеты 12, 17943

• Исследовательская работа
  26 октября 2022 г. | Открытый доступ

  Эффективные и широкополосные фотодетекторы видимого света обеспечат большие преимущества в таких приложениях, как биозондирование и квантовая информация. Здесь авторы разрабатывают фотодетектор с высокой квантовой эффективностью в широком диапазоне длин волн, подходящий для монолитной интеграции в схемы фотоники.

  • Йидин Линь
  • , Чжэн Юн
  • и Джойс К. С. Пун

  Nature Communications 13, 6362

• Исследовательская работа
  24 октября 2022 г. | Открытый доступ

  Волноводный спектрометр с преобразованием Фурье продемонстрирован с использованием фотопроводников на основе квантовых точек HgTe со спектральным откликом до длины волны 2  мкм.

  Спектральное разрешение 50 см ^–1 . Общий активный объем спектрометра составляет менее 100 мкм × 100 мкм × 100 мкм.
  • Матиас Дж. Гротевент
  • , Сергей Якунин
  •  и Иван Шорубалко

  Природа Фотоника, 1-6

Все исследования и обзоры

Новости и комментарии

• Новости и просмотры | 18 октября 2022 г.

  Гибридная сверхпроводящая оптоэлектронная схема может быть использована для разработки импульсных нейроморфных сетей, работающих на одноквантовом уровне.

  • Алессандро Касабури
  • и Роберт Х. Хэдфилд

  Nature Electronics 5, 627-628

• Комментарии и мнения | 21 февраля 2022 года

  Область исследования плоских линз привносит инновационные концепции нанофотонного дизайна в мир макрооптики.

  Однако при оценке производительности этих объективов отсутствие единообразия препятствует правильному сравнению конкурирующих технологий. Эту проблему можно решить, используя методы, разработанные в промышленности для обычных линз.
  • Джейкоб Энгельберг
  •  и Уриэль Леви

  Природа Фотоника 16, 171-173

Все новости и комментарии

Полное руководство по оптико-электронным устройствам

Оптоэлектронные устройства можно разделить на два разных типа — устройства обнаружения света и устройства генерации света. Некоторыми примерами светочувствительных устройств являются фотодиоды, фототранзисторы и фоторезисторы. Примеры светогенерирующих устройств включают светоизлучающие диоды (СИД), электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) и лазерные диоды.

В этой статье мы подробно рассмотрим некоторые из наиболее распространенных оптоэлектронных устройств.

Фоторезисторы

Слово «фоторезистор» происходит от сочетания двух слов – фотон (частицы света) и резистор. Фоторезисторы — светочувствительные резисторы. Когда свет попадает на датчик, электроны перемещаются из валентной зоны полупроводникового материала в зону проводимости. Чем больше электронов в зоне проводимости, тем меньше сопротивление протеканию электрического тока.

Проще говоря, сопротивление фоторезистора уменьшается при увеличении интенсивности света. В отсутствие света сопротивление фоторезистора увеличивается.

Фоторезисторы обычно изготавливаются из кремния или германия, которые являются полупроводниками с высоким сопротивлением. Фоторезисторы также могут быть изготовлены из других материалов, таких как сульфид кадмия или селенид кадмия.

Типы фоторезисторов

• Внутренние фоторезисторы – Эти фоторезисторы изготовлены из чистых полупроводниковых материалов, таких как кремний или германий. Сопротивление немного уменьшается с увеличением энергии света. Следовательно, собственные фоторезисторы менее чувствительны к свету.

• Внешние фоторезисторы – Эти фоторезисторы изготовлены из внешних полупроводниковых материалов. Во внешних фоторезисторах имеется большое количество носителей заряда. Предоставление небольшого количества световой энергии генерирует большее количество носителей заряда. Таким образом, внешние фоторезисторы более чувствительны к свету, чем собственные фоторезисторы.

Символ фоторезистора

Фотодиоды

Фотодиоды используются в устройствах безопасности, таких как детекторы огня и дыма, в телевизорах и камерах, где они действуют как фотодатчики. Фотодиоды также широко используются в многочисленных медицинских приборах для анализа образцов, детекторах для компьютерной томографии и мониторах газов крови.

Фотодиоды — это полупроводниковые устройства, преобразующие свет в электрический ток. Ток генерируется, когда фотоны поглощаются фотодиодом. Фотодиоды могут содержать оптические фильтры и встроенные линзы. Фотодиоды обычно имеют более медленное время отклика по мере увеличения площади их поверхности.

Фотодиоды имеют P-N переход. Между P (положительным) и N (отрицательным) слоями находится внутренний слой. Это генерирует напряжение, когда свет попадает на переход (активный P-N переход). Когда возбужденный фотон попадает на фотодиод, создаются электронно-дырочные пары. Затем электроны диффундируют в PN-переход, создавая электрическое поле.

Символ фотодиода

Лазерные диоды

Лазерные диоды

Лазер расшифровывается как усиление света за счет стимулированного излучения. Лазеры могут генерировать узконаправленный и сфокусированный монохроматический свет. Лазерный диод похож на светоизлучающий диод (LED) как по форме, так и по принципу действия.

Лазерные диоды имеют широкий спектр применения, включая оптоволоконную связь, считыватели штрих-кодов, лазерные указки, чтение и запись дисков CD/DVD/Blu-ray, а также лазерную печать.

Как работают лазерные диоды

Лазерный диод работает в три этапа:

1. Поглощение энергии . Когда на P-N-переход лазерного диода подается определенное напряжение, электроны поглощают энергию и переходят к более высокой энергии. уровень. Дырки образуются в исходном положении возбужденного электрона. Электроны находятся в этом возбужденном состоянии минимальное время.

2. Спонтанное излучение – Через определенное время возбужденные электроны рекомбинируют с дырками. Когда электроны падают с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень, разница в энергии преобразуется в фотоны или электромагнитное излучение. Энергия испускаемого фотона определяется разницей между двумя уровнями энергии.

3. Стимулированное излучение . С обеих сторон диода используется частично отражающее зеркало, так что фотоны, высвобождаемые в результате спонтанного излучения, задерживаются в p-n переходе до тех пор, пока их концентрация не достигнет порогового значения. Эти захваченные фотоны стимулируют рекомбинацию возбужденных электронов с дырками. Как только концентрация фотонов превышает пороговое значение, они покидают частично отражающие зеркала, что приводит к яркому монохроматическому свету.

Types of Laser Diodes

• Double Heterostructure Laser Diode
• Quantum Well Laser Diode
• Quantum Cascade Laser Diode
• Inter-band Cascade Laser Diode
• Separate Confinement Heterostructure Laser Diode
• Distributed Bragg Reflector Laser Diode
• Distributed Лазерный диод с обратной связью
• Вертикальный поверхностно-излучающий лазерный диод с внешней полостью (VCSEL)

Фототранзисторы

Фототранзисторы представляют собой биполярные транзисторы, чувствительные к свету. Они более чувствительны к свету, чем фотодиоды. Фототранзисторы могут определять уровень освещенности и изменять ток, протекающий между эмиттером и коллектором, в зависимости от уровня получаемого света.

Базовое соединение транзистора обычно оставляют открытым или отсоединяют, поскольку оно часто не требуется. База фототранзистора будет использоваться только для смещения транзистора, чтобы протекал дополнительный ток коллектора.

Применение фототранзисторов включает управление освещением, системы сигнализации, индикаторы уровня, датчики приближения, считыватели перфокарт и энкодеры.

Фототранзистор NPN

Как работают фототранзисторы

Фототранзисторы изготовлены из полупроводникового материала. Когда свет падает на материал, свободные электроны/дырки вызывают протекание тока в базовой области. В случае фототранзисторов NPN коллектор сделан положительным, а в фототранзисторах PNP коллектор остается отрицательным. Свет попадает в базовую область фототранзистора и генерирует электронно-дырочные пары. Генерация электронно-дырочных пар в основном происходит при обратном смещении. Движение электронов под действием электрического поля вызывает протекание тока в базовой области.

Одним из основных недостатков фототранзисторов является их низкочастотная характеристика.

Биполярный или полевой транзистор или Дарлингтон

Как и обычные транзисторы, фототранзисторы могут быть как биполярными, так и полевыми транзисторами.

Полевые фототранзисторы представляют собой светочувствительные полевые транзисторы. В отличие от биполярных транзисторов, полевые транзисторы используют свет для создания напряжения затвора, которое используется для управления током сток-исток. Полевые транзисторы также чувствительны к изменениям освещенности и более хрупкие, чем биполярные фототранзисторы.

С другой стороны, фототранзисторы Дарлингтона аналогичны обычным транзисторам Дарлингтона по своей внутренней структуре. Чувствительность фототранзистора Дарлингтона может быть в десять раз выше, чем у обычного фототранзистора. Однако рабочая частота ниже, чем у других типов, и в некоторых случаях может быть ограничена до 10 кГц.

Оптопары

Оптопары также известны как оптоизоляторы или оптопары. Это полупроводниковые устройства, которые используют короткий оптический путь для передачи сигнала от одной электрической цепи к другой, обеспечивая при этом гальваническую изоляцию. Оптопары можно использовать для передачи данных по двум цепям без их электрического соединения.

Оптопара состоит из двух элементов. Во-первых, это излучатель света. Это на входе, принимающий входящий сигнал и преобразовывающий его в световой сигнал. Как правило, излучателем света является светоизлучающий диод.

Второй элемент — датчик света. Детектор света обнаруживает свет от излучателя и преобразует его обратно в электрический сигнал в оптопаре. Детектор света может быть фотодиодом или фототранзистором. Излучатель света и детектор света спроектированы так, чтобы иметь совпадающие длины волн, что обеспечивает максимальную связь.

Символ оптопары

Основное применение оптопары — развязка двух цепей.

Оптопары являются основным элементом твердотельных реле. Оптическая связь используется для электрической изоляции входа и выхода, позволяя переключать выход в соответствии с состоянием входа. В результате они встречаются в удивительно большом количестве цепей.

Но оптопары также могут использоваться для коммутации приложений и в различных операциях, связанных с микроконтроллерами, где цифровые импульсы или аналоговая информация должны быть изолированы от цепей высокого напряжения.

Типы оптронов

• Оптопара с прорезями – Оптроны прорези имеют прорезь, отформованную в корпусе между светодиодным источником света и фототранзисторным датчиком света. Прорезь позволяет физически блокировать попадание излучаемого света на детектор при прохождении объекта через прорезь. Таким образом, щелевая оптопара может использоваться в различных приложениях для обнаружения присутствия, включая обнаружение конца ленты и определение уровня жидкости.

• Отражающая оптопара – В отражающих оптопарах светодиод и фототранзистор оптически экранированы друг от друга внутри корпуса и обращены наружу корпуса.