1.6 Принципи та елементи оптоелектроніки 57

1.6.1 Особливості оптоелектроніки. Розвиток теорії квантової електроніки, яка є результатом синтезу ідей трьох розділів фізики, а саме: атомної фізики, радіофізики та оптики, привело до створення важливого структурного елемента оптоелектроніки — випромінювача світла. 58

1.6.2 Джерела (випромінювачі) світла. Квантова система може випромінювати енергію спонтанно (самодовільно) або вимушено (індуковано). Спонтанне випромінювання квантових систем є некогерентним (неорганізованим). При такому випромінюванні енергія розподіляється в широкому частотному спектрі. 59

1.6.3 Електролюмінесцентні конденсатори. Електролюмінесцентні конденсатори виготовляються у вигляді конденсатора, діелектриком у якому слугує електролюмінофор. В якості люмінофора використовуються напівпровідникові структури типу А₂В₆ (тобто сполуки елементів другої та шостої груп Періодичної системи елементів Менделєєва), серед яких переважне використання знаходять сполуки цинку та кадмію з сіркою і селеном. 60

1.6.4 Світлодіоди. Використання напівпровідникових матеріалів типу А₃В₅, які є сполуками третьої та п'ятої груп періодичної системи елементів, дозволило значно зменшити інерційність і підвищити швидкодію електролюмінесцентних джерел світла. До таких матеріалів відноситься фосфид та арсенід галію (GaP, GaAs), які використовуються для виготовлення некогерентних джерел світла, що називаються світлодіодами. Перспективним матеріалом для світлодіодів є також карбід кремнію (SiC). 61

1.6.5 Лазери. Спонтанне некогерентне випромінювання в світлодіодах обумовлене процесом переходу атомів із збудженого стану в урівноважений. Цей процес проходить поза всілякими зв'язками із сусідніми атомами та без будь-якого зв'язку із зовнішнім впливом (діянням) на світлодіод. 66

1.6.6 Фотоприймачі. Фотоприймачі в системах оптоелектроніки призначені для перетворювання світлових сигналів в електричні. Робота фотоприймачів основана на фотоелектричних явищах (фотоефектах). В напівпровідникових фотоелектричних приймачах використовується внутрішній фотоефект, який характеризується тим, що під час опромінення променевою енергією електрони напівпровідникової речовини отримують додаткову енергію, достатню для вивільнення їх від міжатомних зв'язків. 68

ЛІТЕРАТУРА 78

ВСТУП

Прогрес у всіх областях науки і техніки багато у чому обумовлений розвитком електроніки. Електроніка це наука, яка займається створенням та практчним використанням різноманітних пристроїв та приладів основаних на використанні змін концентрації і переміщенні заряджених частинок, в основному електронів, у вакуумі, газі або у твердих тілах.

Комплексна автоматизація виробничих процесів основана на застосуванні електронних пристроїв у мікромініатюрному виконанні. Такі пристрої мають високу чутливість, швидкодію, універсальність і малий об'єм.

Галузь електроніки, яка займається використанням різноманітних електронних схем у промисловості, називають промисловою електронікою. Загалом у промислову електроніку входять такі три складові:

— інформаційна електроніка, що складається із електронних пристроїв і систем контролю, вимірювання і керування виробничими процесами;

— енергетична електроніка, або ще як кажуть перетворювальна техніка, яка містить у собі перетворювачі електричного струму, наприклад для електроенергетики, електрифікованого транспорту, електроприводу, електротермічних установок тощо.

Сучасна промислова електроніка характеризується розробкою та використанням інтегральної елеметної бази, де в одному кристалі напівпровідникового матеріалу (це здебільшого кремній та його окисли) створюється схема електронного пристрою, що складається із резисторів, конденсаторів, мініатюрних індуктивностей (котушок), провідників, напівпровідникових приладів (діоди, транзистори тощо).

Виготовлені таким чином інтегральні мікросхеми багато у чому вирішують задачі підвищення надійності роботи, зменшення споживаної потужності, зменшення габаритних розмірів, підвищення швидкодії, спрощення автоматизації технологічних процесів виробництва, зменшення вартості електронної апаратури і машин, в яких ця аппаратура використовується. На основі технологій створення і виготовлення інтегральних схем для автоматизації технологічних процесів сучасною електронною промисловістю розробляються і виготовляються програмно керовані пристрої, які називають мікропроцесорами. Мікропроцесор — це пристрій, призначений для обробки цифрової інформації і керування процесом цієї обробки. Мікропроцесор конструктивно виконується у вигляді однієї або декількох схем з всоким ступінем інтеграції електронних елементів (більше 30000).

Мікропроцесорна техніка та засоби електроніки настільки міцно увійшли до складу технологічного обладнання, що фахівці з машинобудування повинні мати знання в галузі електроніки та мікропроцесорної техніки. Ці знання інженеру-машинобудівнику допомагають грамотно поставити задачу перед розробниками систем керування верстатами та іншим технологічним обладнанням, яке проектується.

Конструктор механічних систем технологічного обладнання повинен мати достатню ерудицію для спілкування з фахівцями у галузі електроніки для плідної співпраці у створенні прогресивної техніки та засобів реалізації високопродуктивних технологій. Тому студенту-механіку необхідно знайомство з базою мікропроцесорної техніки та промислової електроніки вцілому, знайомство з електронними пристроями, що використовуються у промисловій електроніці.