Устройства оптоэлектроники (стр. 2 из 2)
К оптоэлектронным приборам относятся полупроводниковые приборы и интегральные схемы. Функции оптоэлектронных устройств: преобразование оптических сигналов в электрические и наоборот.
Преимущества устройств оптоэлектроники:
· Практически полная гальваническая развязка между входными и выходными цепями.
· Возможность согласования электрических цепей с различными входными и выходными сопротивлениями.
· Отсутствие обратного влияния приемника на источник сигнала.
· Очень широкая полоса пропускания (до 1015 Гц).
· Высокая помехозащищенность.
Недостатки устройств оптоэлектроники:
· Временная и температурная нестабильность характеристик.
· Большая потребляемая мощность.
· Сложность изготовления обрабатывающих сигнал устройств.
· Меньшие функциональные возможности по сравнению с ИС.
· Жесткие требования к технологии изготовления.
п2. ФD-Г3–002 (диодный режим) – фотодиодом называется полупроводниковый прибор, использующий одностороннюю проводимость p-n перехода, при освещении которого появляется ЭДС (гальванический режим) или при наличии питания изменяется величина обратного тока (диодный режим).
УГО данного фотодиода: Для изготовления фотодиодов используют германий, кремний, селен, сернистый таллий, сернистое серебро.
Принцип работы фотодиода в диодном режиме:
В диодном режиме работы к фотодиоду подключается источник тока в обратном направлении. При изменении RН интенсивности освещенности фотодиода изменяется генерация ННЗ (неосновные носители заряда) образующих обратный ток фотодиода, то есть величина тока в цепи: при увеличении освещенности Ф IОБР растет, при + Е – уменьшении Ф – IОБР уменьшается.
Основными характеристиками фотодиода в диодном режиме являются вольтамперная и световая характеристики.
Фотодиод имеет темновой ток – ток фотодиода обусловленный дрейфом носителей заряда при отсутствии освещения. Из графика также видно, что для каждой величины светового потока Ф есть определенная величина фототока.
Световая характеристика показывает зависимость тока протекающего через диод от величины (мощности) светового потока при определенных напряжениях на фотодиоде.
Фотодиоды используются в системах контроля и измерения геометрических тел, определения скорости движения, управления различными механизмами, в системах световой сигнализации и защиты.
Расшифровка маркировки фотодиода: ФD – фотодиод; ГЗ – германий, легированный золотом (материал); 002 – номер разработки.
Оптроны. В задаче приведен для рассмотрения оптрон АОТ-110А.
Расшифровка маркировки оптрона: А – соединение галлия; О – оптопара; Т – транзистор; 110 – номер прибора (разработки); А – параметрическая группа или разновидность.
Условно графическое обозначение данного оптрона: IВХIВЫХ
Транзисторная оптопара данного типа обычно в качестве излучателя имеет арсенидо-галлиевый светодиод, а приемника излучения – биполярный фототранзистор типа n-p-n.
Оптопары этого типа работают главным образом в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле.
Задача 4
1. Перечислите электронные приборы, служащие для отображения информации.
2. Поясните принцип действия и устройство заданного индикаторного прибора, поясните маркировку.
Данные задачи: ЭЛТ с электростатическим управлением.
Решение:
п1. Индикаторные приборы предназначены для отображения информации, то есть такие устройства преобразуют электрические сигналы в видимую для человека информацию.
Электронными приборами, служащими для отображения информации являются:
· Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ);
· Знаковые газоразрядные индикаторы;
· Вакуумные накаливаемые индикаторы;
· Полупроводниковые индикаторы;
· Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ).
п. 2 Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением.
ЭЛТ – прибор, действие которого основано на формировании и управлении электронным потоком. Свечение экрана в электронно-лучевой трубке вызвано бомбардировкой поверхности экрана электронным пучком. Для обнаружения воздействия электронного пучка на экран, его рабочая поверхность покрывается специальным люминесцентным слоем.
ЭЛТ классифицируются по назначению и способу управления электронным пучком. По назначению ЭЛТ бывают: приемные, передающие, запоминающие. В качестве индикаторных приборов используют индикаторные приемные трубки.
По способу управления электронным пучком ЭЛТ подразделяются на трубки с электростатическим и магнитным управлением. ЭЛТ с магнитным управлением используются в дисплеях, мониторах, телевизионных приемниках. ЭЛТ с электростатическим управлением используют в электронных осциллографах.
Рассмотрим принцип работы ЭЛТ с электростатическим управлением электронным пучком. В баллоне ЭЛТ создан высокий вакуум.
М Внутри баллона расположена система электродов, ПУ ПХ позволяющая получить очень тонкий и длинный пучок электронов. Подогреватель П – подогревает П К Э катод до температуры оптимальной для излучения электронов. К – катод излучатель электронов, необходимых для формирования А1А2 электронного потока. М – модулятор, управляющий электрод, предназначен для управления плотностью электронного луча (яркостью свечения). А1 – фокусирующий электрод для создания ускоряющего поля.
А2 – ускоряющий электрод для ускорения электронного потока. Совокупность электродов: катод, модулятор, фокусирующий электрод, ускоряющий электрод – образуют электронный прожектор (пушку) для формирования электронного луча.
ПУ - пластины вертикального отклонения луча (отклонение игрек У), на них подается исследуемый сигнал.
ПХ – пластины горизонтального отклонения луча (отклонение икс Х), на них подается пилообразное напряжение (напряжение развертки).
UМ – отрицательное относительно катода напряжение – (10 – 90) В.
UА1 – положительное + (50–800) В относительно катода.
UА2 – положительное + (0.5–25) кВ относительно катода.
Экран – дно конической части трубки покрытое люминофором.
Основной параметр ЭЛТ – чувствительность (S), которая показывает, на какую величину сместится точка на экране при изменении отклоняющего напряжения на 1 В.
[мм/В], где h – величина отклонения точки на экране мм;U – амплитуда отклоняющего напряжения, В.
l1 – расстояние от пластин до экрана в мм;
l2 – длина пластин, мм
d – расстояние между пластинами, мм;
UА2 – напряжение второго анода, В.
S = (0.2–0.8), мм/В
Маркировка ЭЛТ:
Первый элемент – цифра, округленная величина диаметра или диагонали экрана в см;
Второй элемент: сочетание букв, тип трубки ЛО – осциллографическая или индикаторная,
ЛК – кинескоп.
Третий элемент – цифра – порядковый номер прибора.
Четвертый элемент – буква – тип экрана и цвет его свечения: А – синий; Б, В-белый; Г – фиолетовый; Д, М – голубой; Е, С – оранжевый; И – зеленый; К – розовый.
Литература
1. Электронная техника. Программа, методические указания. М, 2003
2. Электронные приборы и усилители. Программа, методические указания …М, 1995
3. И.П. Жеребцов Основы электроники. … Лен-д, 1989