Фоторезистор

Излучающий диод (с вето диод)

Оптоэлектронных приборов

Общая характеристика

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Оптоэлектронными называют приборы, которые чувствительны к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях, а также приборы, производящие или использующие такое излучение. Излучение в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях относят к оптическому диапазону спектра. Обычно к указанному диапазону относят электромагнитные волны с длиной от 1 нм до 1 мм, что соответствует частотам примерно от 0,5 • 10¹² Гц до 5 • 10¹⁷ Гц. Иногда говорят о более узком диапазоне частот — от 10 нм до 0,1 мм (5 • 10¹²...5 • 10¹⁶ Гц). Видимому диапазону соответствуют длины волн от 0,38 мкм до 0,78 мкм (частота около, но меньше 10¹⁵Тц).

На практике широко используются источники излучения (излучатели), приемники излучения (фотоириемники) и оптроны (оптопары).

Оптроном называют прибор, в котором имеется и источник, и приемник излучения, конструктивно объединенные и помещенные й один корпус.

Из источников излучения нашли широкое применение светодиоды и лазеры, а из приемников — фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры.

Широко используются оптроны, в которых применяются пары светодиод-фотодиод, светодиод-фототранзистор, светодиод-фототиристор.

Перечислим основные достоинства оптоэлектронных

приборов:

• высокая информационная ёмкость оптических каналов передачи информации, что является следствием больших значений используемых частот;

• полная гальваническая развязка источников и при^
емников излучения;

• отсутствие влияния приемника излучения на источ
ник (однонаправленность потока информации);

• невосприимчивость оптических каналов к электро
магнитным полям (высокая помехозащищенность),

Излучающий диод, работающий в видимом диапазоне волн, часто называют светоизлучающим, или светодиодом.

Рассмотрим устройство, характеристики, параметры и систему обозначений излучающих диодов.

Устройство. Схематическое изображение структуры излучающего диода представлено на рис. 1.120, а его условное графическое обозначение — на рис. 1.120, б.

Излучение возникает при протекании прямого тока диода в результате рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода и в областях, примыкающих к указанной области. При рекомбинации излучаются фотоны.

Характеристики и параметры. Для излучающих диодов, работающих в видимом диапазоне (длина волны от

0,38 до 0,78 мкм, частота около, но меньше 10¹⁵ Гц), широко используются следующие характеристики:

• зависимость яркости излучения L от тока диода /
(яркостная характеристика);

• зависимость силы света I_v от тока диода L

Для излучающих диодов, работающих не в видимом диапазоне, используют характеристики, отражающие зависимость мощности излучения Р от тока диода I.

Изобразим яркостную характеристику для светоизлуча-ющего диода типа АЛ 102А (рис. 1.121). Цвет свечения этого диода — кшсный.

Изобразим график зависимости силы света от тока для светоизлучающего диода типа АЛ316А (рис. 1.122) (цвет свечения — красный).

Изобразим зону возможных положений (рис. 1.123) графика зависимости мощности излучения от тока для излучающего диода типа АЛ119А, работающего в инфракрасном диапазоне (длина волны 0,93...0,96 мкм)

Приведем для диода типа АЛ 119А его некоторые пара-
метры:

• время нарастания импульса излучения — не более
1000 нс;

• время спада импульса излучения — не более 1500 нc;

• постоянное прямое напряжение при I = 300 мА — не
более 3 В;

• постоянный максимально допустимый прямой ток
при I<+85°С-200мА;

• температура окружающей среды -6О...+85^вС.

Для информации о возможных значениях коэффициента полезного действия отметим, что излучающие диоды типа ЗЛ115А, АЛ115А, работающие в инфракрасном

диапазоне (длина волны около 0>95 мкм, ширина спектра не более 0,05 мкм), имеют коэффициент полезного действия не менее 10%.

Система обозначений. Давно существующая система обозначений предполагает использование двух или трех букв и трех цифр, например АЛ316 или АЛС331 и приведена в [3]. Первая буква указывает на материал, вторая (или вторая и третья) — на конструктивное исполнение: Л — единичный светодиод, ЛС ---ряд или матрица светодиодов. Последующие цифры (а иногда буквы) обозначают номер разработки. Нельзя не признать такую систему несовершенной.

В настоящее время источники излучения обозначаются как частный случай индикаторов. Современные обозначения индикаторов содержат семь элементов.

Первый элемент — буква И, обозначающая принадлежность прибора к знакосинтезирующим индикаторам (ЗСИ).

Второй элемент — буква, обозначающая вид индикатора: Н — вакуумные накаливаемые; Л — вакуумные электролюминесцентные; Ж — жидкокристаллические; П — полупроводниковые; Э — электролюминесцентные.

Третий элемент — буква, характеризующая отображаемую информацию: Д — единичная; Ц — цифровая; В — буквенно-цифровая; Т — шкальная; М — мнемоническая; Г — графическая.

Четвертый элемент — число, указывающее на поряд-
ковый номер разработки: номер с 1-го по 69-й — индика-
торы без встроенного управления; с 70-го по 99-й — со
встроенным управлением.

Пятый элемент — буква, обозначающая принадлеж-
ность индикатора к одной из классификационных групп
приборов, изготовленных по общему технологическому
процессу. Используются буквы русского алфавита от А до
Я (не употребляются 3, О, Ы, Ь, Ъ, Ш, Щ).

Шестой элемент — дробь или произведение, характеризующее информационное поле индикатора (кроме единичных индикаторов). Для одноразрядных и многоразрядных сегментных индикаторов — дробь, числитель которой — число сегментов, знаменатель — число разрядов. Для одноразрядных и многоразрядных матричных индикаторов — дробь, числитель которой — число разрядов, знаменатель — произведение числа элементов в строке на число элементов в столбце. Для матричных индикаторов _ без фиксированных знакомест — произведение числа элементов в строке на число элементов в столбце. Для мнемонических и шкальных индикаторов шестой элемент указывает число элементов индикатора.

Седьмой элемент — буква, обозначающая цвет свечения. Для одноцветных индикаторов: К — красный, Л — зеленый, С — синий, Ж — желтый, Р — оранжевый, Г — голубой (для одиночных и полупроводниковых индикаторов всех видов). Для многоцветных индикаторов всех видов — буква М.

Обозначение бескорпусных полупроводниковых индикаторов содержит цифру — восьмой элемент, определяющий модификацию конструктивного исполнения: 1 — с гибкими выводами без кристаллодержателя цодлож-ки; 2 — с гибкими выводами на кристаллодержателе; 3 — с жесткими выводами без кристаллодержателя; 4 — с жесткими выводами на кристаллодержателе; 5 — с контактными площадками без кристаллодержателя и выводов; 6 — с контактными площадками на кристаллодержателе без выводов, кристалл на подложке; 7 — с жесткими выводами без кристаллодержателя, не разделенными на общей пластине; 8 — с контактными пластинами без кристаллодержателя и выводов, на общей пластине.

Иногда перед буквой И появляется буква К, что обозначает прибор широкого общепромышленного применения.

Фоторезистором называют полупроводниковый резистор, сопротивление которого чувствительно к электромагнитному излучению в оптическом диапазоне спектра. Дадим схематическое изображение структуры фоторезистора (рис. 1 124,а) и его условное графическое обозначение (рис. 1.124,6).

Поток фотонов, падающих на полупроводник, вызывает появление пар электрон-дырка, увеличивающих проводимость (уменьшающих сопротивление). Это явление называют внутренним фотоэффектом (эффектом фотопроводимости).

Фоторезисторы часто характеризуются зависимостью тока i от освещенности Е при заданном напряжении на резисторе. Это так называемая люкс-амперная характеристика.

Изобразим такую характеристику для фоторезистора типа ФСК-17, который работает в видимой части спектра (рис. 1.125).

Часто используют следующие параметры фоторезисторов:

• номинальное темновое (при отсутствии светового
потока) сопротивление (для ФСК-Г7 это сопротивление равно 5 МОм);

• интегральную чувствительность (чувствительность
называют интегральной, так как ее определяют при
освещении фоторезистора светом сложного спектрального состава).

Интегральная чувствительность (токовая чувствительность к световому потоку) S определяется выражением

где 1_ф — так называемый фототок (это разность между током при освещении и током при отсутствии освещения);

Ф — световой поток. Для фоторезистора ФСК-Г7 tf- 0,7 А/лм.

Дата добавления: 2014-11-29