•Внутренний фотоэффект в полупроводнике используется для построения фототиристоров и других полупроводниковых фотоприборов.

•Важной характеристикой всех фотоэлектронных приборов является зависимость фотоэффекта от

диапазона частот светового потока.

•Большинство полупроводниковых фоточувствитель- ных элементов имеют максимальную чувстви- тельность в инфракрасном диапазоне.

•С меньшей чувствительностью они могут работать и в видимом диапазоне оптического излучения.

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

•Оптоэлектронные приборы построены на основе

светоизлучающих диодов (СИД).

•Рабочим участком СИД является прямая ветвь ВАХ.

•При протекании через диод прямого тока происходит инжекция неосновных носителей заряда (электронов и дырок) в базовую область диодной структуры.

•Инжектированные неосновные носители заряда рекомбинируют. При этом они переходят с более высокого энергетического уровня на более низкий, а избыточная энергия выделяется в виде кванта света.

•Длина волны излучения λ связана с изменением энергии электрона ΔЕ при таком «оптическом» переходе соотношением:

•Обычно ΔЕ почти равно энергетической ширине запрещенной зоны Eg полупроводника, на основе которого изготовлен диод.

•Диапазон длин волн видимого глазом света составляют 450

нм < λ < 680 нм.

•Поэтому для светоизлучающих диодов используются полупроводниковые материалы со сравнительно большой шириной запрещенной зоны: Eg > 1,8 эВ.

•Основными материалами для изготовления светоизлучающих диодов являются: фосфид галлия, карбит кремния и твердые растворы, имеющие состав:

галлий-мышьяк-фосфор и галлий-мышьяк-аллю-

миний.

•Путем добавления в полупроводниковый материал атомов веществ-активаторов можно изменять в некоторых пределах цвет излучения диода. Например, в зависимости от концентрации цинка и азота в фосфиде галлия цвет свечения может изменяться от красного до зеленного.

•Основные параметры светоизлучающих диодов:

•Сила света Iv – излучаемый диодом световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в направлении, перпендикулярном к плоскости излучающего кристалла. Указывается при заданном значении прямого тока и измеряется в канделах;

•Яркость L – величина, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности. Измеряется в

канделах на квадратный метр при заданном токе через диод;

•Постоянное прямое напряжение Uпр – значение напряжения на светодиоде при протекании постоянного прямого тока;

•Максимально допустимый постоянный прямой ток

Iпр_макс – максимальное значение постоянного прямого тока, при котором обеспечивается заданная надежность при длительной работе диода;

•Максимально допустимое обратное напряжение

Uобр_макс – максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к диоду, при котором обеспечивается заданная надежность при длительной работе диода;

•Максимум спектрального распределения λмакс –

длина волны светового излучения, соответствующая максимуму спектральной характеристики излучения диода.

•Вольт-Амперная характеристика светоизлучаю- щего диода аналогична характеристике обычного выпрямительного диода, но типичные значения прямого падения напряжения на светоизлучающем диоде: Uпр = 1,5 ÷ 2,5 В.

•Светодиоды обладают высоким быстродействием. Излучение нарастает за время менее 10-8с после подачи импульса прямого тока.

•Светодиоды применяются как элементы индикации, линейные светящиеся шкалы, знакосинтезирующие матрицы, или точечные матрицы для отображения произвольной информации.

•В настоящее время светодиоды применяются также как осветительное оборудование, имеющее по сравнению с лампами накаливания и электролю- минесцентными лампами практически неограни- ченный ресурс и значительно больший КПД.

ОПТОПАРЫ

•Оптоэлектронные приборы – оптопары содержат одновременно источник и приемник световой энергии.

•Для оптопары как входным, так и выходным парамет- ром является электрический сигнал, причем

гальваническая связь между входной и выходной цепями отсутствует.

•В качестве излучателя оптопары могут быть использованы инфракрасный излучающий диод, светоизлучающий диод, люминесцентный излучатель или полупроводниковый лазер.

•Наибольшее распространение в настоящее время получил

инфракрасный излучающий диод, что объясняется простотой его структуры и высоким КПД.

•В качестве приемника оптопары широко используются

фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и др.

•Отличительным признаком оптопар с открытым оптическим каналом является возможность управления извне количеством излучения, попадающим от излучателя к фотоприемнику.

•Существует две разновидности оптопар с открытым оптическим каналом: с прямым прохождением лучей от излучателя к приемнику и с отражением лучей внешним объектом.

•В первом случае излучатель и приемник расположены

напротив друг друга.

•В зазоре между ними помещается светоне- проницаемая подвижная преграда, с помощью которой можно управлять световым потоком.

•Для оптопары с отражением лучей оптические оси излучателя и фотоприемника расположены под некоторым углом или параллельно друг другу.

•При отсутствии отражающего объекта энергия светодиода рассеивается в пространстве, не попадая

на фотоприемник.

•При появлении светоотражающего объекта

отраженный луч направляется на приемник, вследствие чего возникает электрический сигнал о

появлении объекта с определенными свойствами.

•Оптопары с закрытым оптическим каналом осуществляют гальваническую развязку между отдельными узлами или компонентами.

•Отличительной особенностью таких оптопар является однонаправленность распространения сигналов при практически полном отсутствии обратной связи с выхода на вход.

•По функциональному назначению оптопары с закрытым оптическим каналом можно разделить следующим образом:

•оптоэлектронные каналы передачи аналоговых или цифровых сигналов с гальванической развязкой;