Тема 1. Оптоелектроніка

ЗМІСТ

Загальні рекомендації 4

1 Програма курсу- 4

2 Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з курсу «Технологічні основи електроніки»- 8

3 Завдання- 10

4 Приклад оформлення відповідей на питання контрольного завдання №1 15

5 Рекомендована література- 28

ЗАГАЛЬНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

В основі функціональної електроніки лежить принцип фізичної інтеграції, що дозволяє реалізувати певну функцію апаратури без застосування стандартних базових елементів, засновуючись безпосередньо на фізичних явищах в твердому тілі. В цьому випадку локальному об'єму твердого тіла додаються такі властивості, які потрібні для виконання даної функції, тому проміжний етап представлення бажаної функції у вигляді еквівалентної схеми не потрібний. Основною межею фізичної інтеграції є відсутність або значне зниження питомої ваги схемотехніки і використання динамічних неоднородностей для виконання певних функцій.

Короткий огляд фізичних основ і принципів роботи приладів функціональної електроніки і є завданням курсу «Функціональна електроніка»

Мета методичних вказівок - надати допомогу студентам спеціальності 6.050802 «Електронні пристрої та системи» заочної форми навчання у вивченні даного курсу.

Основний навчальний матеріал програми курсу в методичних вказівках розподілений на 5 розділів. Пропоновані питання узгоджені з курсами «Фізичні основи напівпровідникової електроніки» і «Фізика твердого тіла», які читаються студентам-заочникам ДонДТУ.

1 ПРОГРАМА КУРСУ

Мета: вивчення основних фізичних явищ, які служать основою для розробки та виготовлення функціональних приладів та принципів дії цих приладів.

Завдання: ознайомитися з фізичними основами основних напрямків сучасної функціоналльної електроніки, конструкцією та принципом дії приладів функціональної електроніки.

Предмет: оптоелектроніка; світлодіоди; інжекційні лазери; фотоелектричні перетворювачі; системи відображення інформації; оптрони; акустоелектроніка; п'езокристалічні матеріали; п'езофільтри; акустичні хвилі; п'езотрансформатори; магнітоелектроніка; циліндричні магнітні домени; кріоелектроніка; ефект Джозефсона; хемотроніка; іоністори.

Міждисциплінарні зв’язки: дисципліна логічно зв’язана з дисциплінами «Квантова механіка» та «Фізика твердого тіла».

Тема 1. Оптоелектроніка

1.1 Зміст та завдання курсу. Основні положення. Особливості фотонів як носіїв інформації. Енергетичні та світлові параметри. Когерентне оптичне випромінювання. Принципові можливості та основні напрями розвитку оптоелектроніки. (32, с. 9-14)

1.2 Оптоелектронні джерела випромінювання

Вимоги до випромінювачів світла. Механізм генерації випромінювання у напівпровідниках. Напівпровідникові світловипромінюючі діоди, їх технологічні та конструкційні особливості. Основні параметри та характеристики світлодіодів. Світлодіоди на базі твердих розчинів та гетероструктур. (32. с. 17-40)

Ефекти електронного та фотонного обмеження. Напівпровідникові лазери. Їх типи. Інжекційні лазери, основні характеристики і параметри. Типи резонаторів. Механізм деградації. (32. с. 41-63)

1.3 Оптоелектронні приймачи випромінювання

Типи фотоприймачів. (32. с. 66-69)

Фоторезистори. Фотодіоди. Режими роботи. Поверхнево-бар’єрні фотоприймачі. Основні характеристики і параметри. Особливості фотоелектричних пристроїв на основі різких і плавних гетеропереходів. Інжекційне підсилення в довгих діодах. Лавинні та р-і-n-фотодіоди. (32. с. 70-89)

Фотоприймачі з внутрішнім підсиленням. Фототиристор. ВАХ фототиристора. (32. с. 89-94)

1.4 Оптичні середовища в оптоелектроніці

Елементи волоконної оптики, їх устрій та характеристики. Волоконно-оптичні системи зв’язку. Самофокусуючі системи. Основні особливості варизонних напівпровідників і можливості їх застосування як світловодів. (32. с. 119-127).

Засоби модуляції та сканування світла. Типи модуляторів. Узгодження джерел світла, оптичних середовищ та фотоприймачів (32. с. 135-144).

1.5 Оптрони та оптронні системи

Елементарний оптрон, його характеристики та недоліки оптопар. Випромінювачі оптопар. Оптичний канал. Фотоприймачі оптопар. Вхідні та вихідні парметри оптопар. Передаточні параметри та параметри ізоляції оптопар. Режими експлуатації діодних оптопар. Режими експлуатації транзисторних оптопар. Оптронні інтегральні схеми. Гібридні та монолітні інтегрально-оптичні схеми. Практичне застосування оптронів.

1.6 Пристрої запису та відображення інформації

Типи пристроїв пам’яті. Голографічні системи. Цифрові та знакові індикатори. Напівпровідникові пристрої відображення. Рідинні кристали. Електронно-променеві системи відновлення оптичного зображення. Матричні індикатори на твердих тілах. Лазерні проекційні системи відображення інформації.