Приложение на оптоелектронните прибори?

[Chamillionaire]

Някой може ли да ми даде някаква информация, че за утре имам да пиша по тази тема? :(

[aloveyou]

Оптоелектронни прибори

Оптоелектронни прибори се наричат приборите, съетаващи оптически и ел. методи за обработка на информацията. Свойствата на ПП се използват главно в два типа опто елементи : източници на светлинно излъчване- ПП лазери и светодиоди и приемници на светлина – фотоелементи, фотодиоди, фоторезистори.
ПП лазери – са източници на видима и инфрачервена светлина. Те са изключителни компактни, с много малки размери и восокоефективни( КПД близо 1). Използват се в оптоелектронните устройства на автоматиката и съобщителната техника. ПП лазер е най-подходящият източник на светлина в оптическите линии за предаване на информация.
Свето диоди – са миниатурни ПП диоди, към които се прилага достатъчно високо право напрежение. То усковява свободните електрони до толкова, че мога при сблъскване да откъснат други електрони, като заедно с това се пораждат дупки. Получените двойки елелктърон – дупка рекомбинират, при което се излъчва светлина. Цветните ярко светещи точки в индикаторните устройства на различни електронни прибори се създават от свето диоди.
Фотоелементи-са видове приемници на светлина. Дейсвтието им се основава на това, че когато се облъчват със светлина границата между две вещества-два ПП или метал и ПП- възниква ЕДН. Ако фотоелементът се включи във верига с някакво съпротивление ще протече ток, без да има външен източник. Фотоелементите преобразуват непосредствено енергията на поглъчаната светлина в ел. енергия. Най-разпространение са Si фотолелементи. Те са елементи, които се използват в слънчевите батерии.
Фотодиоди- ако към p-n преход се приложи обратно напрежение, то при осветяване иначе слабия ток в обратна посока силна нараства. Причината е в образуването на допълнителни носители на заряд. Токът(фототокът) е толкова по-голям, кокото по-силна е падащата светлина(фототокът е пропорционален на интензитета на падащата светлина). Фотодиодите имат голяма чувствителност и затова се изплзват в различни прибори за регистриране на измененията в интензивността на светлината.
В последните 40 – 50 години има бурно развитие в сферата на получаване на електричество от слънчевата енергия. Причината за това развитие се дължи на много фактори, но основните са нуждата от електричество на космическите станции и тенденциите за изчерпване на традиционните енергоресурси. Неговото интензивно изследване е свързано с шейсетте години, когато за първи път през 1958 г. били използвани слънчеви батерии за спътниците – американския “Авангард” и съветския “Спутник 3”. Оттогава фотоволтаичните преобразуватели са се превърнали в незаменим източник на енергия за изкуствените космически тела, като вече са се използвали за повече от хиляда най-различни спътника на Земята. От двадесетина години започва по-усилено търсене на нови решения за приложение на фотоволтаици на земната повърхност. В следствие на това се получават много нови видове преобразуватели, много нови фирми започват да се занимават производството и развитието на тази техника. Организират се много различни конференции свързани с този проблем. В развитите страни правителствата както със закони така и финансово подпомагат предприемачите и желаещите да използват фотоволтаици за добиване на енергия. Първите данни за фотоволтаичния ефект датират от далечната 1839 г., когато френския учен Хенри Бекуерел открива, че може да се добива електричество осветявайки два идентични електрода в слабо проводим химичен разтвор. Първото наблюдение на фотоволтаичния ефект от твърдо тяло, в случая селен, е от 1877г. Дълги години след това той се е използвал за измерване на светлината, тъй като се е нуждаел от малко енергия. По-задълбочените проучвания на този закон направени от Айнщайн през 1905 и Шотки през 1930, са изискали да се направят нови клетки с по-голяма ефективност. Силиконовата клетка, която е преобразувала 6% от слънчевата светлина попаднала върху него в електричество била открита от Чапин, Пеасон и Фулер през 1954г., а този вид клетки са използвани в специални приложения като например в космическите сателити от 1958г. Фотоволтаичният ефект започва да се развива основно след като през 1954 г. Рейнолдс и колектив откриват този ефект при структурата Cu2S/CdS, а Карлсон и сътрудници го демонстрират от през 1958 г. За различните полупроводници вътрешния фотоефект се проявява под действие на лъчение с различен спектрален състав. При едни полупроводници той се наблюдава, когато облъчващата светлина е в ултравиолетовата част на спектъра, при други – във видимата, а при трети – в инфрачервената. Ето защо всеки фоточувствителен полупроводник има своя спектрална характеристика на вътрешния фотоефект. Съединявайки заедно двата полупроводника от p и n тип, те образуват р-п връзка помежду си по този начин се създава електрическото поле между тях. Приборите създадени на основата на този тип кристални полупроводници се наричат още фотоелементи и служат за прeобразуване на светлинната енергия в електрическа. Слънчевите елементи се явяват разновидност на фотоелементите и се използват пряко за преобразуване на енергията на слънчевите лъчи в електрическа енергия. Една от областите (Р или N), върху която пада поток Ф, трябва да бъде достатъчно тънка, за да могат фотоните да достигнат до обемния заряд на РN прехода. Основните причини за появата на фотоелектродвижещото напрежение са: фотогенерацията на двойката токоносители (електрони и дупки) и разделянето им под действието на вътрешното контактно електрическо поле Ео на прехода, което ги натрупва в Р и N областите, извън обемния заряд. В N областта се натрупват електрони и тя се зарежда отрицателно, а в Р областта се натрупват дупки и тя се зарежда положително. Движението на токоносители под действието на полето, обуславя електрически ток, който се нарича фототок. Зарядите в двете области създават напрежение между тях, което поляризира РN прехода в права посока. Фотоволтаичният ефект намира приложение за направата на фотоелектрически полупроводникови прибори, в които под въздействието на светлинен поток Ф, върху областта на РN прехода се генерира електродвижеща сила. Устройството на фотоелементите, наричани още фотоволтаици, не се различава от това на фотодиодите. Фото елемента (фотоклетка) представлява диод с формата на диск, при който при осветяване се създава потенциална разлика между двата края на полупроводниковия диод. Фотоклетката в повечето случаи е с размери 10х10см, ако е правоъгълна. Оценката на електрическите характеристи-ки на един фотоелемент се получава при предположението, че то се описва с опростената заместваща схе-ма Еквивалентната схема на фотоклетка е изградена от диод и от източник на ток, които са свързани в паралел. Източника на ток генерира фототок .В следствие на несъвършенството на фотоелементите като преобразувателно устройство, едновременно с последното преобразуване на светлинната енергия в електрическа се наблюдават и процеси свързани с безполезното й разсейване. Загубите във всеки фотоелемент могат да бъдат разделени на две основни групи: светлинни и електрически загуби.
Светлинните загуби се формират от:
загуби от процеса на отразяване на част от падащия светлинен поток от повърхността на фотоелемента;
загуби от процеса на проникване на определено количество фотони на дълбочина (от р - п прехода), по- голяма от дифузионната зона;
загуби от протичането на неактивни фотоелектрически поглъщания (без възникване на токоносители) в полупроводника.
Намаляването на енергията на електроните и дупките при тяхното движение във фотоелемента, определя електрическите загуби произтичащи от следните причини: рекомбинация на създадените двойки токоносители (на повърхността, в обема или в р - n прехода); наличието на последователното съпротивление Rs (полупроводник - контакти), през което преминават токоносителите;
загуби от ток на утечка (през Rр-п).
Слънчевите модули, които се произвеждат имат доста крехка структура и затова трябва да бъдат защитени механически и от двете им страни. За целта се прави т.нар. „сандвичова" структура, при която фотоволтаиците се поставят върху твърда подложка и се покриват с прозрачен горен защитен слой. Коефициентът на термично разширение на материалите от горния и долен защитен слой трябва да бъде еднакъв и освен това да е сравним с този на фотоелемента и на използваната свързваща смола. За момента най- широко използваните материали са стъклото и пластмасите. Фотоелементите, херметизирани под стъкло имат това предимство, че не изменят оптичните, механичните и електрическите си свойства при продължителна работа на открито. Полимерите не могат да предотвратят проникването на влага, следователно те са подходящи само когато фотоволтаика и металните контакти са защитени с антикорозионно покритие. Пластмасите са по-леки от стъклото, но притежават ефекта „стареене" при продължителна работа на атмосферни условия, което силно влияе върху техните качества. Горният прозрачен защитен слой позволява лесното почистване на слънчевите батерии и все пак при монтажа си те трябва да бъдат поставени така, че да се избегне силното им замърсяване и задържането на сняг върху тях. Това практически се осъществява чрез южната ориентация на панелите и поставянето им под наклон, съответстващ на географската ширина на мястото, както и вземането предвид на сезона за работа. Някой панели са ориентирани югозападно, за да могат да произведат необходимата енергия за следобедния максимум. За повечето места ъгъл на наклона близък до хоризонталния ще осигури най-много енергия през цялата година. Необходимостта от подаване на постоянно (непрекъснато) напрежение към консуматорите е довела до използването на акумулаторните батерии като част от един слънчев генератор, тъй като в облачни и дъждовни дни, както и нощем добивът на електрическа енергия от фотоелементите рязко намалява или изобщо спира. Акумулаторът може директно да се свърже към слънчевата батерия паралелно - двата положителни полюса се свързват заедно, двата отрицателни полюса също. При съответната работна температура фотонапрежението в точката на максимална мощност трябва да бъде равно на зарядното напрежение на акумулатора. Количеството електрическа енергия, необходимо за акумулиране, е достатъчно за работа на системата от 3 до около 10 дни. Най-използваните за момента са оловните акумулатори за стационарен режим. Тези батерии са с дълбок цикъл на разряд. Те могат да се разреждат до 80%, независимо че по-малката дълбочина на цикъла живот на батерията ще бъде по-дълъг. Оловните акумулатори са направени от оловни пластини, потопени в разтвор на сярна киселина. Пластините са оловни смеси покрити с оловно окисна паста. Чистото олово е много крехко и не би издържало на транспортирането или просто на преместването на батериите и това е причината пластините да бъдат с примеси. Положителните и отрицателните пластини са потопени в разтвора и е “направено” натоварване от производителя. При зареждане пастата на положителната пластина се превръща оловен диоксид, а на отрицателния електрод се превръща в “гъбовидно” олово. Отделните пластини се редуват в акумулатора, като има отделители между тях. Групираните положителни и отрицателни пластини, заедно с изолаторите се потапят в електролита и съставя една клетка на батерията. Широките пластини увеличават амперчасовете на батериите. Увеличения брой пластини довежда до по-голям брой зарядно-разрядни цикли и до по-дълъг живот. Независимо от размера на пластината, тя може да достави максимум 2 волта. Затова акумулатора е съставен от няколко клетки, свързани вътрешно или външно за да увеличат напрежението на цялата батерия. В някой акумулатори използвани във фотоволтаичните системи има само една клетка, позволяваща на собственика да състави такова напрежение, което му е удобно и е кратно на 2. Външната връзка се прави с пластини, които свързват изводите които са отгоре на батерията. Това позволява да се направи произволна гама от напрежения.

[Chamillionaire]

Оптоелектронни прибори

Оптоелектронни прибори се наричат приборите, съетаващи оптически и ел. методи за обработка на информацията. Свойствата на ПП се използват главно в два типа опто елементи : източници на светлинно излъчване- ПП лазери и светодиоди и приемници на светлина – фотоелементи, фотодиоди, фоторезистори.
ПП лазери – са източници на видима и инфрачервена светлина. Те са изключителни компактни, с много малки размери и восокоефективни( КПД близо 1). Използват се в оптоелектронните устройства на автоматиката и съобщителната техника. ПП лазер е най-подходящият източник на светлина в оптическите линии за предаване на информация.
Свето диоди – са миниатурни ПП диоди, към които се прилага достатъчно високо право напрежение. То усковява свободните електрони до толкова, че мога при сблъскване да откъснат други електрони, като заедно с това се пораждат дупки. Получените двойки елелктърон – дупка рекомбинират, при което се излъчва светлина. Цветните ярко светещи точки в индикаторните устройства на различни електронни прибори се създават от свето диоди.
Фотоелементи-са видове приемници на светлина. Дейсвтието им се основава на това, че когато се облъчват със светлина границата между две вещества-два ПП или метал и ПП- възниква ЕДН. Ако фотоелементът се включи във верига с някакво съпротивление ще протече ток, без да има външен източник. Фотоелементите преобразуват непосредствено енергията на поглъчаната светлина в ел. енергия. Най-разпространение са Si фотолелементи. Те са елементи, които се използват в слънчевите батерии.
Фотодиоди- ако към p-n преход се приложи обратно напрежение, то при осветяване иначе слабия ток в обратна посока силна нараства. Причината е в образуването на допълнителни носители на заряд. Токът(фототокът) е толкова по-голям, кокото по-силна е падащата светлина(фототокът е пропорционален на интензитета на падащата светлина). Фотодиодите имат голяма чувствителност и затова се изплзват в различни прибори за регистриране на измененията в интензивността на светлината.
В последните 40 – 50 години има бурно развитие в сферата на получаване на електричество от слънчевата енергия. Причината за това развитие се дължи на много фактори, но основните са нуждата от електричество на космическите станции и тенденциите за изчерпване на традиционните енергоресурси. Неговото интензивно изследване е свързано с шейсетте години, когато за първи път през 1958 г. били използвани слънчеви батерии за спътниците – американския “Авангард” и съветския “Спутник 3”. Оттогава фотоволтаичните преобразуватели са се превърнали в незаменим източник на енергия за изкуствените космически тела, като вече са се използвали за повече от хиляда най-различни спътника на Земята. От двадесетина години започва по-усилено търсене на нови решения за приложение на фотоволтаици на земната повърхност. В следствие на това се получават много нови видове преобразуватели, много нови фирми започват да се занимават производството и развитието на тази техника. Организират се много различни конференции свързани с този проблем. В развитите страни правителствата както със закони така и финансово подпомагат предприемачите и желаещите да използват фотоволтаици за добиване на енергия. Първите данни за фотоволтаичния ефект датират от далечната 1839 г., когато френския учен Хенри Бекуерел открива, че може да се добива електричество осветявайки два идентични електрода в слабо проводим химичен разтвор. Първото наблюдение на фотоволтаичния ефект от твърдо тяло, в случая селен, е от 1877г. Дълги години след това той се е използвал за измерване на светлината, тъй като се е нуждаел от малко енергия. По-задълбочените проучвания на този закон направени от Айнщайн през 1905 и Шотки през 1930, са изискали да се направят нови клетки с по-голяма ефективност. Силиконовата клетка, която е преобразувала 6% от слънчевата светлина попаднала върху него в електричество била открита от Чапин, Пеасон и Фулер през 1954г., а този вид клетки са използвани в специални приложения като например в космическите сателити от 1958г. Фотоволтаичният ефект започва да се развива основно след като през 1954 г. Рейнолдс и колектив откриват този ефект при структурата Cu2S/CdS, а Карлсон и сътрудници го демонстрират от през 1958 г. За различните полупроводници вътрешния фотоефект се проявява под действие на лъчение с различен спектрален състав. При едни полупроводници той се наблюдава, когато облъчващата светлина е в ултравиолетовата част на спектъра, при други – във видимата, а при трети – в инфрачервената. Ето защо всеки фоточувствителен полупроводник има своя спектрална характеристика на вътрешния фотоефект. Съединявайки заедно двата полупроводника от p и n тип, те образуват р-п връзка помежду си по този начин се създава електрическото поле между тях. Приборите създадени на основата на този тип кристални полупроводници се наричат още фотоелементи и служат за прeобразуване на светлинната енергия в електрическа. Слънчевите елементи се явяват разновидност на фотоелементите и се използват пряко за преобразуване на енергията на слънчевите лъчи в електрическа енергия. Една от областите (Р или N), върху която пада поток Ф, трябва да бъде достатъчно тънка, за да могат фотоните да достигнат до обемния заряд на РN прехода. Основните причини за появата на фотоелектродвижещото напрежение са: фотогенерацията на двойката токоносители (електрони и дупки) и разделянето им под действието на вътрешното контактно електрическо поле Ео на прехода, което ги натрупва в Р и N областите, извън обемния заряд. В N областта се натрупват електрони и тя се зарежда отрицателно, а в Р областта се натрупват дупки и тя се зарежда положително. Движението на токоносители под действието на полето, обуславя електрически ток, който се нарича фототок. Зарядите в двете области създават напрежение между тях, което поляризира РN прехода в права посока. Фотоволтаичният ефект намира приложение за направата на фотоелектрически полупроводникови прибори, в които под въздействието на светлинен поток Ф, върху областта на РN прехода се генерира електродвижеща сила. Устройството на фотоелементите, наричани още фотоволтаици, не се различава от това на фотодиодите. Фото елемента (фотоклетка) представлява диод с формата на диск, при който при осветяване се създава потенциална разлика между двата края на полупроводниковия диод. Фотоклетката в повечето случаи е с размери 10х10см, ако е правоъгълна. Оценката на електрическите характеристи-ки на един фотоелемент се получава при предположението, че то се описва с опростената заместваща схе-ма Еквивалентната схема на фотоклетка е изградена от диод и от източник на ток, които са свързани в паралел. Източника на ток генерира фототок .В следствие на несъвършенството на фотоелементите като преобразувателно устройство, едновременно с последното преобразуване на светлинната енергия в електрическа се наблюдават и процеси свързани с безполезното й разсейване. Загубите във всеки фотоелемент могат да бъдат разделени на две основни групи: светлинни и електрически загуби.
Светлинните загуби се формират от:
загуби от процеса на отразяване на част от падащия светлинен поток от повърхността на фотоелемента;
загуби от процеса на проникване на определено количество фотони на дълбочина (от р - п прехода), по- голяма от дифузионната зона;
загуби от протичането на неактивни фотоелектрически поглъщания (без възникване на токоносители) в полупроводника.
Намаляването на енергията на електроните и дупките при тяхното движение във фотоелемента, определя електрическите загуби произтичащи от следните причини: рекомбинация на създадените двойки токоносители (на повърхността, в обема или в р - n прехода); наличието на последователното съпротивление Rs (полупроводник - контакти), през което преминават токоносителите;
загуби от ток на утечка (през Rр-п).
Слънчевите модули, които се произвеждат имат доста крехка структура и затова трябва да бъдат защитени механически и от двете им страни. За целта се прави т.нар. „сандвичова" структура, при която фотоволтаиците се поставят върху твърда подложка и се покриват с прозрачен горен защитен слой. Коефициентът на термично разширение на материалите от горния и долен защитен слой трябва да бъде еднакъв и освен това да е сравним с този на фотоелемента и на използваната свързваща смола. За момента най- широко използваните материали са стъклото и пластмасите. Фотоелементите, херметизирани под стъкло имат това предимство, че не изменят оптичните, механичните и електрическите си свойства при продължителна работа на открито. Полимерите не могат да предотвратят проникването на влага, следователно те са подходящи само когато фотоволтаика и металните контакти са защитени с антикорозионно покритие. Пластмасите са по-леки от стъклото, но притежават ефекта „стареене" при продължителна работа на атмосферни условия, което силно влияе върху техните качества. Горният прозрачен защитен слой позволява лесното почистване на слънчевите батерии и все пак при монтажа си те трябва да бъдат поставени така, че да се избегне силното им замърсяване и задържането на сняг върху тях. Това практически се осъществява чрез южната ориентация на панелите и поставянето им под наклон, съответстващ на географската ширина на мястото, както и вземането предвид на сезона за работа. Някой панели са ориентирани югозападно, за да могат да произведат необходимата енергия за следобедния максимум. За повечето места ъгъл на наклона близък до хоризонталния ще осигури най-много енергия през цялата година. Необходимостта от подаване на постоянно (непрекъснато) напрежение към консуматорите е довела до използването на акумулаторните батерии като част от един слънчев генератор, тъй като в облачни и дъждовни дни, както и нощем добивът на електрическа енергия от фотоелементите рязко намалява или изобщо спира. Акумулаторът може директно да се свърже към слънчевата батерия паралелно - двата положителни полюса се свързват заедно, двата отрицателни полюса също. При съответната работна температура фотонапрежението в точката на максимална мощност трябва да бъде равно на зарядното напрежение на акумулатора. Количеството електрическа енергия, необходимо за акумулиране, е достатъчно за работа на системата от 3 до около 10 дни. Най-използваните за момента са оловните акумулатори за стационарен режим. Тези батерии са с дълбок цикъл на разряд. Те могат да се разреждат до 80%, независимо че по-малката дълбочина на цикъла живот на батерията ще бъде по-дълъг. Оловните акумулатори са направени от оловни пластини, потопени в разтвор на сярна киселина. Пластините са оловни смеси покрити с оловно окисна паста. Чистото олово е много крехко и не би издържало на транспортирането или просто на преместването на батериите и това е причината пластините да бъдат с примеси. Положителните и отрицателните пластини са потопени в разтвора и е “направено” натоварване от производителя. При зареждане пастата на положителната пластина се превръща оловен диоксид, а на отрицателния електрод се превръща в “гъбовидно” олово. Отделните пластини се редуват в акумулатора, като има отделители между тях. Групираните положителни и отрицателни пластини, заедно с изолаторите се потапят в електролита и съставя една клетка на батерията. Широките пластини увеличават амперчасовете на батериите. Увеличения брой пластини довежда до по-голям брой зарядно-разрядни цикли и до по-дълъг живот. Независимо от размера на пластината, тя може да достави максимум 2 волта. Затова акумулатора е съставен от няколко клетки, свързани вътрешно или външно за да увеличат напрежението на цялата батерия. В някой акумулатори използвани във фотоволтаичните системи има само една клетка, позволяваща на собственика да състави такова напрежение, което му е удобно и е кратно на 2. Външната връзка се прави с пластини, които свързват изводите които са отгоре на батерията. Това позволява да се направи произволна гама от напрежения.


Донякъде ми стига това, но и ако намериш нещо за приложението им ще съм ти много благодарен.Мерси