Главная >> Развитие микроэлектроники и оптоэлектроники XIX в. >> Разновидности оптоэлектронных приборов
Разновидности оптоэлектронных приборов
Разновидности оптоэлектронных приборов

История создания светоизлучающего диода (СИД) - первого твердотельного источника света начинается с исследований советского ученого О. Лосева в 1923 г. "Эффект Лосева" ("Lossev light") составил базу для создания светодиода. Практическая разработка СИД, как и многих других полупроводниковых приборов, стала возможной после изобретения транзистора, появления микроэлектронных технологий и синтеза высокочистых полупроводников. СИД принципиально отличается от других электронных приборов, поскольку в нем осуществляется преобразование электрического тока в световое излучение. Благодаря этому свойству СИД можно отнести к первому оптоэлектронному прибору.

Первые светодиоды на основе GaAs инфракрасного диапазона были получены в 1955 г., а в 1962 г. разработаны СИД на GaP, излучающие красный свет. Первоначально светодиоды рассматривали в качестве точечных источников света. Однако полупроводниковая технология вновь оказала революционизирующее значение.

В истории появления и развития индикаторов, позволяющих отображать информацию в зрительно воспринимаемых образах прослеживается несколько периодов. В конце 1950-х гг. использовали так называемые цифровые газоразрядные (неоновые) индикаторы. Индикатор представлял собой стеклянный вакуумный баллон с набором из десяти (0 - 9) проволочных цифр с ярким, но неустойчивым свечением. В 1967 г. были получены многоэлементные СИД-индикаторы красного цвета на основе полупроводникового раствора GaAs. К 1968 г. их стали применять в качестве индикаторов практически во всей электронной аппаратуре - бытовой, промышленной, вычислительной и др. Затем удалось получить оранжевый, желтый и зеленый цвета. В 1968 г. фирма Hewlet-Packard объявила о создании первой коммерческой матрицы светоизлучающих диодов.

Важным направлением являются жидкокристаллические (ЖК) индикаторы. Жидкие кристаллы на основе органических соединений были открыты еще в 1889 г. В 1930-х гг. были разработаны основы теории и обнаружены многие интересные свойства природных жидких кристаллов. Практического применения они не находили, т. к. были химически загрязнены. Жидкокристаллические свойства в них проявлялись нестабильно. В середине 1960-х гг.

благодаря появлению микроэлектронной технологии получения сверхчистых материалов ЖК-индикаторы (ЖКИ) стали быстро развиваться. К концу 1960-х гг. жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) нашли широкое применение в радиоэлектронике и вычислительной технике, приборостроении, химии, биологии и медицине. Основные достоинства ЖКИ - малая потребляемой мощности и относительно большая площадь экрана. Чуть позже были синтезированы цветные ЖКИ.

В 1970-е гг. были созданы различные усовершенствованные вакуумные и газоразрядные индикаторы. Первыми среди них были плазменные панели - универсальные индикаторы, удобные для применения в общественных местах. Вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ) имели низкую стоимость. Они нашли широкое применение, прежде всего, в настольных калькуляторах и мини - ЭВМ. В начале 1970-х гг. появились жидкокристаллические плоские экраны, прочно вошедшие в бытовую технику. Со второй половины 1980-х гг. ЖКИ стали доминировать: из каждых десяти индикаторов, изготавливаемых в мире, восемь - девять приходилось на долю ЖКИ.

Усовершенствованные в это время СИД-индикаторы были миниатюрными, дешевыми, совместимыми с ИС и обладали высокой яркостью излучения. Благодаря этому, светодиодные матрицы, экраны и табло стали широко применяться в самой разнообразной аппаратуре промышленного, бытового и военного назначения, в частности, на вокзалах, в аэропортах, светофорах и т.п. Светодиодные индикаторы знакомы каждому по радиоэлектронной аппаратуре, часам и пр.

В 1961 г. был изобретен принципиально новый прибор, конструктивно объединивший в едином корпусе излучатель и фотоприемник, между которыми была прямая оптическая связь. Он был назван оптроном (optical-electronic device). Сначала оптроны не находили промышленного применения из-за отсутствия необходимой элементной базы. Их промышленное производство и продажа начались в 1970 г., что подтвердило становление оптоэлектроники в качестве самостоятельного направления электроники. Сочетая в себе функции элемента связи и гальванической развязки, оптрон обладал высокой электрической изоляцией и помехозащищенностью. Эти достоинства были достигнуты благодаря использованию оптической, а не электрической связи. Миниатюрность, долговечность, совместимость с микроэлектронной элементной базой обеспечили оптронам широкое применение в вычислительной технике, автоматике, связи, радиотехнике, медицинской электронике, приборостроении и роботизированных системах.

Наряду с развитием светоизлучающих электронных приборов совершенствовались фоточувствительные электронные приборы, называемые многоэлементными фотоприемниками. Первые из них были построены на фоторезисторах и фотодиодах. Сигнал, формируемый в одном элементе, был пропорционален локальной освещенности данного фоторезистора или фотодиода. Основные трудности были связаны со сканированием совокупности всех сигналов на выход прибора, что резко ограничивало количество элементов на одном кристалле. Эта проблема была решена благодаря появлению приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Отличительной особенностью ПЗС является интегрирование всех функций многоэлементных фотоприемников, как приборов, преобразующих изображение из оптической формы в электронную. Они сочетают возможности фотоприемника с механизмом встроенного электронного самосканирования, что и обеспечивает преобразование изображения в видеосигнал, в том числе и "цветной".

Среди многочисленных изобретений В. Зворыкина был прибор, в основе которого лежала идея передачи заряда, аналогичная современным ПЗС. Это устройство было предложено им в 1930-х гг., но реального применения тогда не получило в силу отсутствия теоретических и технологических основ. ПЗС были изобретены в 1969 г. Б. Бойлом и Дж. Е. Смитом, сотрудниками Bell Laboratories и стали новыми полупроводниковыми приборами с оптоэлектронными функциями. ПЗС сразу стали называть «электронным зрением», поскольку они воспринимали световую картину и преобразовывали ее в специальные электрические сигналы, передающие изображение на телевизионный экран. В ближайшие пять-десять лет эти оптоэлектронные приборы превратились в один из важнейших классов изделий микроэлектроники. Через несколько лет после изобретения ПЗС начался их промышленный выпуск. Первые сообщения о телевизионных камерах на ПЗС появились в 1974 г. Фоточувствительные ПЗС (ФПЗС) стали основой телевизионных передающих камер и систем технического зрения промышленных роботов нового поколения. В ведущих странах мира, включая СССР, появилась достаточно широкая номенклатура линейных и матричных ПЗС и изделий на их основе. Это были бытовые видеокамеры для приема черно - белых и цветных изображений, сканеры, считыватели штриховых кодов, малогабаритные системы наблюдения и охраны.

В 1970-е гг. в СССР и США продолжались работы по многоэлементным фотодиодным приемникам, в которых считывание осуществлялось с помощью дешифраторов, построенных на МОП транзисторах. Эти приборы пока не могли составить конкуренцию ПЗС, однако они явились прообразом современных КМОП фотодиодных БИС, позволявших реализовать однокристальные цифровые камеры и системы технического зрения.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Кто на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 160 гостей 

Поиск по сайту

Новое о "Челюскин"

О. Шмидт – Арктика.

Полярный поход парохода "Челюскин" 1933/34 года привлек благодаря своей особой судьбе внимание многих миллионов. Эта...

О. Шмидт - Советская работа в Арктике.

Пользуясь лучшими достижениями международной науки, советские исследователи совершенно по-новому поставили задачу овладения Арктикой. Они ввели...

О. Шмидт - О «Челюскин».

В 1933 году было решено повторить поход "Сибирякова" - вновь выйти для сквозного прохода Северным...

О. Шмидт - Состав экспедиции и команды парохода «Челюскин».

Подбор людей - важнейшая часть организации любого дела. Особенно это относится к экспедициям, в которых...

О. Шмидт - Переход. Ленинград - Копенгаген – Мурманск.

Переход до Мурманска конечно не является экспедиционным плаванием, но для нас он имел тогда существенное...

О. Шмидт - Мурманск - мыс Челюскин.

В этой статье мы не будем касаться подробностей плавания, которые с навигационной стороны освещены в...

О. Шмидт - Море Лаптевых и Восточносибирское.

Первая половина нашего пути заканчивалась у мыса Челюскина. Она прошла очень трудно. Что нас ждет впереди,...

О. Шмидт - Колючинская губа.

От мыса Северного "Челюскин" шел уже девяти-десятибалльным льдом, т.е. льдом, покрывавшим от 90 до 100...

О. Шмидт - Берингов пролив.

Дрейф кружил наш пароход. Несколько раз мы проносились мимо мыса Сердце-Камень и снова отодвигались назад...

О. Шмидт - Зимовка.

"Литке" ушел. И все же мы еще не знали наверное, зазимуем мы или нет. Ветер...

О. Шмидт - На льдине.

13 февраля сильное сжатие прошло через место стоянки парохода, и "Челюскин" затонул на 68° северной...

О. Шмидт – Итоги экспедиции «Челюскин».

"Челюскин" не вышел в Тихий океан, а погиб, раздавленный льдами. Тем не менее проход до...

Новое по мировой истории

Масленица - история и традиции

Масленица - история и традиции

Масленица – один из немногих языческих праздников сохранившихся после принятия...

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Ранее считалось, что стихийные бедствия, происходящие на земле, имеют исключительно...

Иштван I

Иштван I

В 973 году правитель Венгрии, князь Геза, отправил к германскому...

Великий поход Мао Цзэдуна

Льстивая пропаганда не скупилась для своего вождя на хвалебные эпитеты:...

Местное управление в России XVII века

Местное управление в России XVII века

По сравнению с центральным местное управление имело более сложную структуру....

Приказы в России XVII века

Приказы в России XVII века

Центральное управление осуществляли приказы (общегосударственные, дворцовые,...

Состав Думы в России XVII века

Состав Думы в России XVII века

Члены Думы, являясь советниками царя по вопросам законодательства, и сами...

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века…

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века

В правление царя Алексея Михайловича система государственного управления, формировавшаяся с...

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Оценка историками сложившейся к концу XVII в. системы управления, прежде...

Преемственность двух эпох

Преемственность двух эпох

Начиная с работ Г.Ф. Миллера, в исторической науке утвердился взгляд...

  • fig_2.jpg
  • 135.jpg
  • fig_1.jpg
  • photo.jpg
  • lager_SHmidta.jpg
  • Stroitelstvo_Cheliuskin(Lena).jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_1.jpg
  • esche_Lena.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_2.jpg
  • Cheluskin_otplytie_iz_Leningrada.jpg