6.2.2 Источник излучения в оптопарах

Одной из основных частей оптопары является источник излучения. Наиболее универсальным видом излучателя, который используется в оптопарах, является полупроводниковый инжекционный светоизлучающий диод (СИД), обладающий высоким быстродействием, совместимостью с другими полупроводниковыми приборами, возможностью работы как в импульсном, так и в непрерывном режиме. Важно отметить, что максимум излучения по частоте для основных материалов, из которых изготавливаются излучатели, близок к максимуму чувствительности по частоте для фотоприемников. Принцип действия светодиода показан на рис. 6.6,

где р - область полупроводника, в которой носителями являются дырки;

n - область полупроводника, в которой носителями являются электроны;

(+), (-) - носители заряда;

Э1 и Э2 – электроды.

Вблизи p-n-перехода для улучшения свойств СИД создается область, обедненная носителями. Если на светодиод подать напряжение U_УПР такое, чтобы (+) был подан на n-область, а ( ‑ ) на р-область, то носители (дырки и элект

роны) отойдут от p-n перехода, дополнительно увеличивая область, обедненную носителями. Диод будет закрыт, и ток по нему протекать не будет ‑ излучение отсутствует. Если изменить полярность напряжения, как показано на рис. 6.6, то носители тока (электроны) из n-области, пройдя через p-n переход, создадут ток. Аналогично дырки, проходя через p-n-переход под действием отрицательного напряжения, также создадут ток. Диод в этом случае оказывается открытым.

При переходе носителей через p-n-переход происходит рекомбинация неосновных носителей, которые перешли из одной области в другую, а именно дырок, принадлежащих р-области, с электронами, принадлежащими n-области.

Рекомбинация происходит только в полупроводниках, где возможен прямой переход электрона на другой энергетический уровень. При производстве СИД используются полупроводники типа ,GaAs, ZnAs, ZnSb, отличающиеся большой интенсивностью излучения. Процесс рекомбинации сопровождается световым излучением (обозначено стрелками), частота которого пропорциональна энергии запрещенной зоны полупроводникового материала.

Часть светового потока, излученного вследствие рекомбинации, покидает полупроводник и является полезным световым потоком. Остальная часть поглощается. Коэффициент полезного действия светодиода невысокий. Мощность светового потока, излучаемого СИД, составляет 10 ... 15% электрической мощности, подводимой к p-n-переходу.

6.3 Контактные коммутационные устройства и соединители

6.3.1 Разновидности контактных коммутационных устройств и соединителей

В контактных устройствах обеспечивается протекание тока в результате механического соединения или соприкосновения двух металлических деталей (контакт-деталей) и прекращение протекания тока при разъединении или устранении прикосновения этих деталей. Основной характеристикой является контактное сопротивление.

Электрический контакт используется в следующих коммутационных устройствах ручного и дистанционного управления и соединителях: коммутационные контактные устройства ручного управления ‑ нажимные (кнопки), перекидные (тумблеры), движковые (микропереключатели), поворотные (галетные переключатели) ‑ могут быть однополюсными (коммутирующими одну цепь) и многополюсными; коммутационные контактные устройства дистанционного управления — электромеханические реле, магнитоуправляемые контакты (герконы); контактные разъемные соединители ‑ приборные (соединяют съемные модули или типовые элементы замены ‑ ТЭЗ между собой), приборно-кабельные (соединяют разные части аппаратуры), кабельные (соединяют кабели).

Контактные коммутационные устройства и соединители имеют разные конструкции, могут быть нормализованными, изготавливаться на специализированных заводах или частного применения, когда проектирование и изготовление ведется на аппаратостроительных заводах.