Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный дорожно-строительный колледж

Имени Ленинского комсомола Белоруссии»

​

​

Тема «Элементная база оптоэлектронных устройств»

​

​

Гомель 2021

Терминологический диктант по разделу 6 «Устройства коммутации»

1. Это устройство, которое позволяют быстро включать/выключать электрические цепи в работающей аппаратуре в результате изменения сопротивления исполнительных элементов пол действием управляющих сигналов

​

2. Назвать виды коммутационных устройств и изобразить их

3. Назвать виды контактных соединений и изобразить их

4. Это контакты, которые служат для постоянного соединения электрических элементов схем.

5. Это контакты, которые позволяют осуществлять замену отдельных частей или блоков электронных устройств и расчленение и сочленение контактов происходит при обесточенной цепи.

6. Это контакты, которые работают без разрыва электрической цепи, за счет изменения своего положения.

7. Это контакты, с помощью которых происходит размыкание и замыкание электрической цепи, находящейся под током

8. Электромеханическое устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей, цепей сигнализации и управления.

9. Перечислить параметры реле

1. Это устройство, которое позволяют быстро включать/выключать электрические цепи в работающей аппаратуре в результате изменения сопротивления исполнительных элементов пол действием управляющих сигналов

Ответ: устройство коммутации

2. Назвать виды коммутационных устройств и изобразить их

Ответ: Размыкающий, замыкающий и переключающий

3. Назвать виды контактных соединений и изобразить их

Ответ: Разъемное, разборное и неразборное

4. Это контакты, которые служат для постоянного соединения электрических элементов схем.

Ответ: Неразъемные контакты

5. Это контакты, которые позволяют осуществлять замену отдельных частей или блоков электронных устройств и расчленение и сочленение контактов происходит при обесточенной цепи.

Ответ: Разъемные контакты

6. Это контакты, которые работают без разрыва электрической цепи, за счет изменения своего положения.

Ответ: Скользящие контакты

7. Это контакты, с помощью которых происходит размыкание и замыкание электрической цепи, находящейся под током

Ответ: Разрывные контакты

8. Электромеханическое устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей, цепей сигнализации и управления.

Ответ: Реле

9. Перечислить параметры реле

Ответ: время срабатывания реле, управляемая мощность, мощность срабатывания, величина тока срабатывания, сопротивление обмотки катушки, ток отпускания, время отпускания якоря, частота коммутаций с нагрузкой

1. В каком году появилось первое упоминание о свечении диода?
2. Что обнаружил Олег Лосев в 1923 г.?
3. Какое событие произошло в 1961 г.?
4. Кто и в каком году изобрел красный светодиод?
5. Что изобрел Жан Панков?
6. Какое событие произошло в 1972 г.?
7. Какое событие произошло в 1983 г.?

Блиц-опрос

История создания светодиода

В 1907 году Генри Раундом была открыта электролюминесценция (свечение) при прохождении тока через пару "металл - карбид кремния".

В 1923 году эти эксперименты, не зная о коллегах, повторил российский физик Олег Лосев. Он добился существенного прогресса и видел, какое будущее ждет его открытия.

Свой прибор он назвал "Световое реле" и получил два авторских свидетельства. Но, к сожалению, он погиб во время Ленинградской блокады. И после войны его работу никто не продолжал.

Ник Холоньяк

(изобрел красный светодиод в 1962г.)

Жак Панков

(изобрел синий светодиод в 1971г.)

Джордж Крафорд

(изобрел желтый светодиод в 1972г.)

Фирма «Монсанто» первой в мире удалось организовать массовое производство светодиодов в качестве индикатора

В 1983 году Citizen Electronics придумала и внедрила на своих предприятиях светодиоды плоской конструкции (SMD).

1. В каком году появилось первое упоминание о свечении диода?
2. Что обнаружил Олег Лосев в 1923 г.?
3. Какое событие произошло в 1961 г.?
4. Кто и в каком году изобрел красный светодиод?
5. Что изобрел Жан Панков?
6. Какое событие произошло в 1972 г.?
7. Какое событие произошло в 1983 г.?

Блиц-опрос

Светодиод – это полупроводниковый компонент с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании электрического тока в прямом направлении.

Понятие светодиода

​

Принцип работы светодиода

Устройство стандартного светодиода

1 — Эпоксидная линза,

2 — Проволочный контакт,

3 — Отражатель,

4 — Полупроводник (Определяет цвет свечения),

5 и 6 — Электроды,

7 — Плоский срез

Виды светодиодов

DIP-светодиод

Светодиод тип «пиранья»

SMD-светодиод

Параметры светодиодов:

• Цвет излучения – обусловлен химическим составом полупроводников.
• Яркость – пропорциональна силе тока, текущей сквозь элемент.
• Сила тока. При превышении ее значения выше номинального led может перегореть.
• Падение напряжения – характеризует допустимую разницу между величинами входного и выходящего напряжения.
• Полярность. Поскольку ток в светодиоде течет только от p -слоя к n -слою, для предотвращения поломок стоит полярность.
• Угол рассеивания света – определяется формой линзы, конструкцией кристалла и от используемых для изготовления кристалла веществ. Может меняться от 15 до 180 градусов.

1. Чем стал знаменит Рассел Оль?
2. В каком году Рассел Оль получил патент на свое изобретение?
3. Какое событие произошло в 1956 г.?
4. Что было описано в 1954 г.?
5. Какое событие произошло в 1977-1984 гг.?

Блиц-опрос

История создания фотодиода

В 1941 году, 27 мая, инженер американской компании «Bell Telephone Labor Inc» Рассел Оль (1898–1987) подал заявку на патент «Light sensitive device», целями которого было «создание усовершенствованного способа изготовления светочувствительных электрических устройств из плавленого кремния высокой чистоты».

В 1956 году в «НИИ 801» началась работа по разработке германиевых фотодиодов с максимумом чувствительности порядка 1,5 мкм.

В 1949-1950 годах германиевые фотодиоды, в которых направление светового пучка и плоскость р-п-перехода были параллельны, описал Дж. Н. Шрайв. В 1954 году были описаны свойства плоскостных фотодиодов

1. Чем стал знаменит Рассел Оль?
2. В каком году Рассел Оль получил патент на свое изобретение?
3. Какое событие произошло в 1956 г.?
4. Что было описано в 1954 г.?
5. Какое событие произошло в 1977-1984 гг.?

Блиц-опрос

Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Понятие фотодиода

Принцип работы фотодиода

Устройство фотодиода

1 – Полупроводниковый переход

2 – Положительный полюс

3 – Светочувствительный слой

4 – Отрицательный полюс

Разновидности фотодиодов

P-i-n

С барьером Шоттки

Лавинные

С гетероструктурой

Режимы работы фотодиода

Режим фотопреобразования

Режим фотогенерации

Характеристики

​

• Вольт-амперная - это характеристика является зависимостью силы тока при постоянном потоке света от напряжения.
• Световая - это свойство является зависимостью тока диода от освещения. При возрастании потока света, фототок повышается.
• Спектральная - это свойство является зависимостью тока диода от длины световой волны, и является шириной пограничной зоны.
• Постоянная времени - это время, за которое фототок диода меняется после подачи света в сравнении с установившимся значением.
• Темновое сопротивление - это значение сопротивления диода в темноте.

История создания фоторезистора

Начало создания фоторезисторов как приемников излучения относится к 1917 г., когда были созданы сернисто-таллиевые фоторезисторы (таллофиды)

1. Когда и кем было открыто явление фотопроводимости?
2. В чем заключается явление фотопроводимости?
3. Какое событие произошло в 1917 г.?
4. Кто изучал фотоэффект в полупроводниках и новые материалы пригодные для изготовления фоторезисторов?
5. В каком году началось серийное производство фоторезисторов?

​

Блиц-опрос

В России большую роль в деле изучения фотоэффекта в полупроводниках, в создании и изучении новых полупроводниковых материалов, пригодных для изготовления фоторезисторов, сыграли работы А.Ф. Иоффе и его сотрудников

Серийный выпуск фоторезисторов начался в 1948 г., когда были освоены сернисто-висмутовые фоторезисторы.

Позже они были заменены сернисто-кадмиевыми и селенисто-кадмиевыми фоторезисторами, обладающими значительно лучшими параметрами

1. Когда и кем было открыто явление фотопроводимости?
2. В чем заключается явление фотопроводимости?
3. Какое событие произошло в 1917 г.?
4. Кто изучал фотоэффект в полупроводниках и новые материалы пригодные для изготовления фоторезисторов?
5. В каком году началось серийное производство фоторезисторов?

​

Блиц-опрос

Понятие фоторезистора

Фоторезисторы — это резисторы, у которых меняется сопротивление в зависимости от действия света на светочувствительную поверхность. Сопротивление не зависит от величины напряжения, в отличие от обычного резистора.

Устройство фоторезистора

1 – Защитный слой

2 – Керамическая подложка

3 – Электрод

4 – Полупроводник

Виды фоторезисторов

С внешним фотоэффектом

С внутренним фотоэффектом

Характеристики фоторезисторов

​

• Темновое сопротивление. Это сопротивление элемента, когда на него не оказывает воздействие световой поток.

​

• Интегральная фоточувствительность. Данный параметр описывает реакцию элемента, изменение проходящего тока на изменение светового потока. Этот параметр измеряется при постоянном напряжении.

Оптроны (оптопары) — электронные приборы, служащие для преобразования сигнала электрического тока в световой поток.

Понятие оптрона

Устройство оптрона

Устройство оптрона состоит из излучателя света и преобразователя светового луча (фотоприемника). В качестве излучателя в современных приборах используют светодиоды. В старых моделях применялись маленькие лампочки накаливания. Две составные части оптопары объединены общим корпусом и оптическим каналом.

Виды оптронов

Диодный

Тиристорный

Транзисторный

Резисторный

Применение оптронных устройств

​

• Подобные устройства используются для передачи данных между устройствами, которые не соединены электрическими проводами.
• Также оптопары используются для отображения и получения информации в технике.
• Используется оптронная функциональная микросхемотехника, которая ориентирована на решение различных задач по преобразованию и накоплению данных.
• Иногда оптронные компоненты применяются в энергетике, хотя это довольно специфические решения.

1. Что называется светодиодом?
2. Что называется фотодиодом?
3. Что называется фоторезистором?
4. Объяснить принцип работы светодиода.
5. Какими характеристиками обладает светодиод?
6. Принцип работы фотодиода.
7. Какими характеристиками обладает фотодиод?
8. Какими характеристиками обладает фоторезистор?
9. Что называется оптроном?
10. Какие бывают виды оптопар?

​

Заключение

Домашнее задание

Записать технические характеристики следующих оптоэлектронных устройств