Оптрони та оптопари Оптоелектронні інтегральні мікросхеми Оптрони

Оптрони та оптопари. Оптоелектронні інтегральні мікросхеми.

Оптрони та оптопари. Оптрон — найпростіший оптикоелектронний пристрій, що складається з джерела світла, фотоприймача й оптичного узгоджувального або керуючого середовища. Оптрони широко використовують у пристроях обчислювальної техніки, автоматики тощо.

Оптопара — оптоелектронний напівпровідниковий прилад, який складається з випромінювача та приймача випромінювання, між якими є оптичний зв'язок і забезпечена електрична ізоляція.

Класифікація За ступенем інтеграції • оптопари (або елементарні оптрони ) - що складаються з двох і більше елементів (зібрані в одному корпусі) • оптоелектронні інтегральні схеми , що містять одну або кілька оптопар ( з додатковими компонентами , наприклад , підсилювачами , або без них). За типом оптичного каналу • з відкритим оптичним каналом • із закритим оптичним каналом

За типом фотоприймача • з фоторезистором ( резисторні оптопари ) • з фотодіодом • з біполярним (звичайним або складовим ) фототранзистором • з фотогальванічним генератором ( сонячної батарейкою) ; такі оптрони зазвичай забезпечуються звичайним польовим транзистором , затвором якого управляє фотогальванічний генератор. • з фототиристором або фотосімістором.

• • Відмінні особливості оптронів Переваги: можливість забезпечення ідеальної електричної ( гальванічної ) розв'язки між входом і виходом ; можливість реалізації безконтактного оптичного управління електронними об'єктами ; односпрямованість поширення інформації по оптичному каналу , відсутність зворотної реакції приймача на випромінювач ; широка частотна смуга пропускання оптрона , відсутність обмеження з боку низьких частот; можливість передачі по оптронному ланцюгу , як імпульсного сигналу , так і постійної складової; можливість управління вихідним сигналом оптрона шляхом впливу на матеріал оптичного каналу ; можливість створення функціональних мікроелектронних пристроїв з фотоприймачами ; фізична і конструктивно - технологічна сумісність з іншими напівпровідниковими і мікроелектронними приладами.

Оптрони притаманні і певні недоліки: • значна споживана потужність ; • підвищена чутливість параметрів і характеристик до впливу підвищеної температури і проникаючою ядерної радіації; • більш-менш помітна тимчасова деградація (погіршення ) параметрів ; • відносно високий рівень власних шумів ; • складність реалізації зворотних зв'язків , викликана електричної роз'єднаністю вхідний і вихідний ланцюгів ; • конструктивно - технологічне недосконалість , пов'язане з використанням гібридної непланарної технології.

Оптоелектронні інтегральні мікросхеми. Оптоелектронна інтегральна мікросхема (ОІМС) – це один з найбільш перспективних типів елементів інформаційних систем. Їх переваги визначаються повною електричною і конструктивною сумісністю з традиційними мікросхемами і більш широкими функціональними можливостями.

Перші успіхи в розвитку ОІМС були пов’язані зі створенням перемикаючих схем, які забезпечують гальванічну розв’язку електричних кіл. В типовій мікросхемі цього класу в одному корпусі об’єднані діодна оптопара і стандартна ключова електронна схема, в якій замість вхідного багатоеміторного транзистора в базове коло транзистора Т 1 під’єднаний фотодіод.

Вихідна напруга такої схеми відповідає типовим для цифрових приладів значенням, що забезпечує повну сумісність ОІМС з іншими мікроелектронними приладами. Оптоелектронні мікросхеми можуть бути використані і для комутації аналогових сигналів.

В ОІМС серії К 249 КН 1, схема якої наведена на рис. , оптопари ОД 1 і ОД 2 працюють в фотовентильному режимі і виконують функції імпульсного трансформатора. Дві оптопари, під’єднані послідовно, при подачі вхідного сигналу генерують ЕРС. , достатню для відмикання вихідних транзисторів T 1, Т 2.

На основі оптронів легко реалізуються основні логічні операції: кон’юнкція, диз’юнкція, штрих Шеффера, стрілка Пірса і ін. В оптоелектронній схемі, що виконує функцію логічного множення, одиничний вихідний сигнал встановлюється в тому випадку, якщо на обидві оптопари надходять одиничні вхідні сигнали, які викликають насичення обох фототранзисторів.