Conference Paper

 
Аннотация. В оптроне с прямой оптической связью, действующем на базе АФН-
эффекта нанокристаллических полупроводниковых плёнок и в пьезо-, пиро-, 
сегнетоэлектрических полупроводниках эта трудность снимается. Такой оптрон 
представляет собой оптоэлектронный трансформатор напряжения, функционально 
подобный трансформатору с электромагнитной связью. 
Ключевые слова: электрический, оптоэлектроника, электролюминесцентных, 
полупроводниковые ПОИ, фототиристоры, фотонапряжения, нанокристаллическая, 
трёхселенистой. 
Annotation:
In a direct optical coupled optocoupler operating on the basis of the AFN 
effect of nanocrystalline semiconductor films and in piezoelectric, pyro-, and ferroelectric 
semiconductors, this difficulty is removed. Such an optocoupler is an optoelectronic voltage 
transformer functionally similar to an electromagnetic coupled transformer. 

---

Техник ва технологик фанлар со
ҳ
аларининг инновацион масалалари. ТДТУ ТФ 2020 
9 
Keywords:
electrical, optoelectronics, electroluminescent, semiconductor POI, 
photothyristors, photovoltage, nanocrystalline, triple selenium. 
Преобразования электрического сигнала в световой и световой сигнала в 
электрический 
осуществляются 
в 
оптоэлектронике 
на 
основе 
различных 
функциональных принципов. В излучателях, например, инжекционных светодиодах, 
лазерах, электролюминесцентных ячейках, свет генерируется за счет энергии 
электрического сигнала. В качестве приемника оптического излучения (ПОИ), главным 
образом применяются, полупроводниковые ПОИ. Полупроводниковые ПОИ уступают 
по отдельным параметрам фотоэлектронным ПОИ, но использование их в условиях 
производства предпочтительнее благодаря малым габаритам, высокой надежности и 
небольшим рабочим напряжениям. 
К этому классу ПОИ относятся: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, 
фототиристоры, приборы с зарядовой связью (ПЗС), полупроводниковые болометры. 
В этих ПОИ, электрический сигнал формируется не за счет энергии света, а в 
результате вызываемого световым сигналом перераспределения энергии от 
независимого источника электрического питания. Иначе говоря, излучатель 
представляет собой световой генератор с электрическим питанием, а фотоприемник–
электрический ключ со световым управлением. Исходя из идеи дуальности 
электрических и оптических связей, естественно поставить задачу создания 
оптического ключа с электрическим управлением и электрического генератора со 
световым питанием. Такие элементы открывают новые функциональные возможности 
как при раздельном применении, так и в качестве компонентов оптронной пары [1-3]. 
Электрическими генераторами со световым питанием являются вентильные 
фотоэлементы, нанокристаллическая полупроводниковая плёнка и пьезо-, пиро-, 
сегнетоэлектрические 
полупроводники 
создающие 
аномально 
большие 
фотонапряжения (АФН). 
Однако, фотоэлемент не пригоден, для использования в качестве приемника света 
в оптоэлектронных устройствах, так как в вентильном режиме (в отличие от 
фотодиодного) 
p-n- 
переход 
мало 
чувствителен 
к 
свету. 
Напротив, 
нанокристаллическая 
полупроводниковая 
АФН-плёнка 
и 
пьезо-, 
пиро-, 
сегнетоэлектрические полупроводники, фотовольтаическая чувствительность которых 
высока, представляют собой перспективные для оптоэлектроники ПОИ автономного 
типа.
На базе нанокристаллической полупроводниковой АФН-плёнки и пьезо-, пиро-, 
сегнетоэлектрических 
полупроводников 
можно 
создать 
оптоэлектронный 
трансформатор напряжения. 
Задача создания трансформатора напряжения, аналогичного по своим свойствам 
трансформатору с электромагнитной связью, то есть, сочетающего преобразование 
напряжения с электрической развязкой входа и выхода, не имеет решения в 
твердотельной электронике. Необходимость реализации этих функций привела к идее 
оптрона с прямой оптической связью, положившей начало развитию оптоэлектроники. 
Однако передача напряжения в оптроне осуществляется не путем непосредственной 
трансформации входного сигнала в выходной с помощью внутренних связей, а по 
релейному принципу. Напряжение, подаваемое во входную цепь, изменяет через канал 
оптической связи проводимость фотоприемника во вторичной цепи, работающего как 
реостат, управляемый светом. Поэтому для получения сигнала на выходе в выходной 
цепи оптрона должен находиться автономный источник питания. 
В оптроне с прямой оптической связью, действующем на базе АФН-эффекта 
нанокристаллических 
полупроводниковых 
плёнок 
и 
в 
пьезо-, 
пиро-, 
сегнетоэлектрических полупроводниках эта трудность снимается. Такой оптрон 
представляет собой оптоэлектронный трансформатор напряжения, функционально 
подобный трансформатору с электромагнитной связью. Входное напряжение (1-5В) 

---

Техник ва технологик фанлар со
ҳ
аларининг инновацион масалалари. ТДТУ ТФ 2020 
10 
определяется порогом свечения инжекционного полупроводникового излучателя. При 
освещении от инжекционных излучателей полупроводниковые плёнки и пьезо-, пиро-, 
сегнетоэлектрические полупроводники создают на выходе напряжение порядка 10-
1000В. Поэтому рассматриваемая система работает как повышающий трансформатор, 
причем формирование сигнала на выходе происходит в результате непосредственной 
трансформации входного сигнала через оптическую связь, играющую здесь роль 
индуктивной связи в обычном трансформаторе. 
Экспериментально, разработка оптоэлектронного трансформатора напряжение 
базировался 
наиболее 
эффективных 
существующих 
полупроводниковых 
инжекционных светодиодах – GaAs, GaP, GaAs
x
P
1-x
и Ga
х
A1
1-x
As и АФН- пленках [2]. 
Анализ характеристик АФН-плёнок с позиций спектрального согласования со 
светоизлучателями, быстродействия и величины генерируемого фотонапряжения 
приводит к заключению, что наиболее подходящими являются плёнки теллурида 
кадмия с разными примесями, селенида кадмия и трёхселенистой сурьмы. 
В качестве фотоприемников для оптоэлектронных трансформаторов напряжения 
показывают хорошее спектральное согласование оптронных пар GaP- CdTe и GaAs – 
Sb
2
Se
3
. 
Для реальных условий работы оптоэлектронного трансформатора напряжения 
необходимо определить значения V
АФН
, создаваемые АФН-фотоприёмниками при 
импульсном возбуждении в режиме холостого хода. 
АФН эффект в нанокристаллических полупроводниковых плёнках и пьезо-, пиро-, 
сегнетоэлектрических полупроводник может быть применен как новый тип элементов –
фотовольтаических преобразователей энергии. 
КПД преобразования световой энергии в электрическую на основе 
фотовольтаического эффекта пока низок (0,1%). Однако, нанокристаллическая 
полупроводниковая 
АФН-плёнка 
и 
пьезо-, 
пиро-, 
сегнетоэлектрические 
полупроводники могут использоваться для генерации опорных напряжений низкой 
мощности. При этом спектральная чувствительность этих элементов варьируется в 
широкой области: от вакуумной ультрафиолетовой до красной видимой области. 
Имеются возможности применения этих процессов в бессеребряной фотографии и 
в видиконах как источник сигнала. 
Таким образом, исследование рабочих характеристик излучателей на основе 
полупроводниковых соединений GaAs, GaSb, InSb, PbS, PbTe, PbSe, GaAs: Zn, GaAs:Fe, 
GaP:N, GaAs:Te, InAs, ZnS и получение фоточувствительных АФН-пленок 
(приемников) на основе CdSe, CdTe, CdTe:Ag, Sb
2
Se
3
представляет научный и 
практический интерес. Их освоение связано с исследованием физико-технологических 
основ АФН-пленок, изучением особенностей протекающих в них физических 
процессов и разработкой на базе найденных новых технических решений 
многофункциональных систем неразрушающего контроля (мониторинга) физико-
химических, эксплуатационных и потребительских параметров веществ, материалов и 
конструкций.