20-Ma’ruza: Funksional elektronika rivojlanishinining asosiy yo’nalishlari

 
Optoelektronika va uning rivojlanishi. 
Optoelektronika – elektronikaning yorug’lik va elektr metodlaridan 
foydalanilib axboratlarni ishlash, saqlash hamda uzatish masalalari bilan 
shugyllanadigan bo’limi. Optoelektronika radioelektronika va hisoblash 
texnikasining taraqqiyot bosqichi sifatida yuzaga keldi. 
“Optoelektronika “ tushunchasi 1955-yillarda paydo bolib, birinchi bu so’z 
bilan optik aloqali elektron sxemalar tushunildi. Keyin 1960 yillarda kogerent 
nurlanishlarni keng foydalanish imkoniyatini beruvchi lazerni kashf qilinishi optik 
effektlarni tekshirishni yengillashtirdi va optikani elektronikada foydalanish 
bo’yicha takliflar soni keskin oshdi. Golografiyani rivojlanishi esa optikani 
elektronika bilan bog’lanishini kuchaytirib yubordi. Undan tashqari, lazer texnika va 
yarimo’tkazgichlar texnologiyasini rivojlanishida yangidan – yangi asboblarni 
yaratilishi va bu yo’nalishlarni sintez qilishga to’g’ri keldi. Keyin informasiyani 
yuqori darajada to’yinishi hisobiga uni turli ko’rinish va usullarda tez ishliv berish 
zarurati tug’uli. Bular hammasi optoelektronikani rivojlanishiga stimul bo’ldi. 
Optoelektronika yarimo’tkazgich va vakuum elektronikadan o’zining zvenosi 
(fotonlar aloqasi) borligi bilan farq qiladi. Fotonlar elektr jihatdan neytiral 
b’lganligidan optik aloqa kanalida elektr va magnit maydonlari tomonidan 
uyg’otilmaydi. Bu esa axboratlarni buzmasdan tekis uzatish va qabul qilishni 
ta’minlaydi. Axboratlar yorug’lik nuri yordamida uzatilganda aloqa liniyasida 
to’planib qolmaydi va sochilmaydi, shuning uchun axborot kechikmay, buzilmay , 
o’z vaqtida yetkaziladi. Optik tebranishlar chastotasining yuqoriligi (1013- 1015 Gs) 
axborotlarnini ko’p va tez uzatilishini ta’minlaydi. 
Optoelektronikaning asosiy elementlari – yorug’lik mabalari ( lazerlar, 
yorug’lik diodlari), optik muhitlar( aktiv va passiv) hamda fotoqabulqilgichlar. Bu 
elementlardan turli nisbatda va ayrim – ayrim foydalanish mumkin. 
Optoelektronikani rivojlantirishning ikki yo’li – optik ( kogerent optoelektronika) va 
elektrooptik (optronika) mavjud. Hisoblash texnikasi sistemasini tuzishning yangi 
prinsipi va usullari , optik aloqa, axborotlarni eslab qolish va ishlash kogerent 

---

optoelektronika bilan bog’liqdir. Optronikaning rivojlanishi yorug’lik manbalari va 
fotoqabulqilgichlardan to’g’ri foydalanishga asoslangan. Optron sxemalar tuzilishi 
jihatidan 
yarimo’tkazgichlarga 
nisbatan 
ixcham 
va 
oddiy 
bo’ladi. 
U elektr va optik signallarni kuchaytirish va o’zgartirish, almashlab ulash , 
modulyasiyalash va boshqalarni bajaradi. 
 
Optoelektron asboblarni sinflarga bo’linishi va qo’llanilishi 
Optron asboblar deb, u yoki boshqa ko’rinishda o’zaro aloqani oshiruvchi 
nurlanish manbai va qabul qilgichga (yorug’liknurlagich va fotoqabulqilgich) ega 
bo’lgan yarimo’tkazgichli asbobga aytiladi. 
Har qanday optronlarni ishlash prinsipi quidagilarga asoslangan. Nurlagichda 
elektr signal energiyasi yorug’likka, fotoqbulqilgichda esa, uni teskarisi yorug’lik 
signali elektr signaliga o’zgaradi. Amalda tarqalgan optronlar bo’lib, qaysiki unda 
nurlagichdan fotoqabulqilgichga tomon to’g’ri optik aloqaga ega bo’lganlari bo’lib, 
bunda elementlar orasidagi hamma ko’rinishidagi elektr aloqalar bo’lmaydi. Optik 
aloqani mavjudligi kirish (nurlagich) va chiqish (fotoqabulqilgich) orasidagi elektr 
izolyasiyani ta’minlaydi. 
Shunday qilib, bunday asbob elektron zanjirlarda aloqa elementi funksiyasini 
bajaradi, shu bilan bir vaqtda kirish va chiqish elektr (galvanik) yechimi amalga 
oshirilgan. 
Optoelektron asboblarni qo’llanilishi yetarlicha turli: apparat bloklari aloqasi 
uchun, qaysiki ular orasida ancha katta potensiallar farqi bo’ladi; o’lchash 
qurilmalarini kirish zanjirlarini shumdan himoyalash uchun va yuqori kuchlanishli 
zanjirlarni sozlash, optik, kontaktsiz boshqarish,quvvatli tiristorlar, simistorlarni 
ishga tushirish, elektromexanik releli qurilmalarni boshqarishlar kiradi. 
“Uzun” optronlarni (optik kanal sifatida uzun ingichka optik – tolali asboblar) 
yaratilishi optron texnika maxsulotlarini qo'llashni mutlaqo yangi yo’nalish – optik 
tola bo’yicha masofaviy aloqani ochdi. 
Optoelektron asboblar sop radiotexnik sxemalar modulyasiyasi, kuchayishni 
avtomatik boshqarish va boshqalarda qollaniladi. Bu yerda optik kanalga ta’sir 
natijasida sxemani optimal rejimga o’tkazish uchun, kontaktsiz rejimni sozlash va 
shunga o’xshashlardan foydalaniladi. 
Optronlarni asosiy turlarini shartli – grafik belgilashlar 1- rasmda berilgan 
1-rasm.Optron elektron juftlar: а–diodli-diodli, б–diod- tranzistorli, в–diod –
tranzistor asosli , г–diod juftli gibrid mikrosxemali 
Optoelektron asboblar quyidagi belgilari bo’yicha siniflarga bo’linadi. 
Foydalaniladigan nurlagichni turiga qarab optronlar: 
Miniatyur qizdirgich lampochkakar asosidagi nurlagichlar. Bunday qiz 

---

dirgichli optronlar inerson, va hozirgi vaqtda amalda foydalanilmaydi, biroq 
rezistorli optronlarda qo’llanilmoqda. 
Neon nurlagichvli lampochkalarda, qaysiki gaz neon – argon aralashma gazini 
elektr 
razryadini 
nurlanishidan 
foydalaniladi. 
Bunday 
nurlagichlar 
nurlanishnishini uncha yuqori emasligi, mexanik ta’sirga chidamsiz, o’lchami katta, 
integral texnologiyaga mos kelmasligi.Shunga qaramasdan,optronlarni alohida 
turlari qo’llanilmoqda. 
Elektrolyuminesentli 
nurlagich 
yacheykalar. 
Elektrolyuminesentli 
yacheykalar elektr energiyasini yorug’likka aylantirish faolligi yuqori emasligi, 
ishlash mudati kichikligi, boshqarishni murakkabligiga ega.Bu nurlagichlarni asosiy 
afzalligi - fotorezistorlar bilan konstriktuv – texnologik mos kelishi, bunga asosan 
ko’pfuksiyali va ko’pelementli optron strukturalarni yaratish mumkinligidir. Hozirgi 
vaqtda qollanilishi chegaralangan holatda turibdi. 
Yorug’likdiodli va lazer diodli nurlagichlar. Foydalanilayotgan optronlardan 
ancha asosiysi unversial nurlagichlardan yorug’likdiod – yarimo’tkazgichli 
injeksion yorug’liknurlovchi dioddir. Bu uni bir qancha afzalliklari:elektr 
energiyasini optokka aylantirishda FIK yuqori qiymatliligi,; nurlanish spektri qisqa, 
turli yorug’likdiodlarini spectral diapazoni kengligini yopilishi; nurlanishni 
yo’nalishligi; yuqori tezkorlik; ta’minot kuchlanish va toklarni qiymat kichik; 
tranzistorlar va integral sxemalar bilan bir – biriga mos kelishi; to’g’ri tokni 
o’zgartirish yo’li bilan nurlanish quvvatini modulyasiyalashni soddaligi; impuls va 
uzluksiz rejimda ishlash mumkinligi; kirish toklarini keng oralig’ida vat- amper 
xarakteristikasini chiziqliligi; yuqori mustaxkamliligi va uzoq mudat ishlashi; 
o’lchami kichikligi; mikroelektron maxsulotlar bilan texnologik mosligi kiradi. 
Optronlar foydalaniladigan fotoqabulqilgichni turiga qarab: 
Fotorezistorlar asoslangagi optronlar, qaysiki xususiyati yoritish natijasida 
berilgan murakab qonun bilan o’zgaradi, bu esa matematik modellashtirish va 
qadama - qadam funksional optoelektronikani yaratish imkonini beradi.Biroq, 
fotorezistorli optronlar inversion. 
Fotodiod asosidagi optronlar; 
Fototranzistorlar asosidagi optronlar; 
Fototiristorlar asosidagi optronlar. 
Oxirgi uchtasi eng ko’p universial fotoqabul qilgichlar bo’lib, ochiq p-n- 
o’tishli ishlovchi .Ko’pgina hollarda ularni kremniy asosida tayorlanadi, va ularni 
maksimal spectral sezgirligi λ = 0,7 … 0,9 mkm yaqinida bo’ladi. 
Optronlar optik kanaldan foydalanish turi bo’yicha bo’linadi: 
Ochiq optik kanalli optronlar. Bunday optronlarda nurlagich va 
fotoqabulqilgich havoli oraliq bilab ajratilgan. Ular aylanuvchi vallarni aylabish 
sonini, holat datchigi sifatida harakatlanuvchi mexanik sistemani sinxronlash 

---

boshqalarda uchun keng qo’llaniladi. Ochiq kanali optronlar o’z navbatida 
qaytarishda va o’tkazishda ishlovchi optronlarga bo’linadi 
Yopiq optik kanali optronlar. Bunda optik kanal har qanday tashqi tasirlardan 
himoyalangan. Bunday optronlar elektr zanjirlarini kirish va chiqishlarni galvanik 
bog’lanish uchun qo’laniladi. Agarda chiqish zabjirlarida quvvatli kuch asboblar( 
tiristorlar, simistorlar, MOSFET maydon tranzistorlari ) foydalanilsa, bunday 
optronlar qattiq jismli relelar deyiladi. Hozirgi vaqtda bunday relelar elektromagnit 
relelarni alternative bo’lib, ularni texnologiyasi uzluksiz takomilashmoqda. 
“Uzun” optik kanalli optronlar. Bunday optronlarda nurlagich va 
fotoqabulqilgich bir biridan ma’lum uzoq masofada joylashtirilishi mumkin. Bunda 
nurlagich va fotoqabulqilgichni bog’lovchi optik kanal yorug’lik tola hisoblanadi. 
Bunday optoelektron asboblar EHM ning uyali tarmoqlarida informatsiyani uzatish 
uchun keng qollanilmoqda. 
Optik kanali spektral diapazoni bo’yicha optronlar quyidagilarga bo’linadi: 
Optik nurlanishni to’lqin uzunligi 0,4 dan 0,75 mkm li ko’zga ko’rinadigan 
diapazonli optronlar. 
Optik nurlanishni to’lqin uzunligi 0,8 dan 1,2 mkm li IQ – diafazonga yaqin 
optronlar. Bunday ko’rinishday nurlanishlar aniqsa ochiq kanali optoelektron 
asboblar uchun samarali. 
Optronlar konstruktiv – texnologik belgisi bo’yicha quidagilarga bo’linadi: 
Elementar optoparalar, qaysiki bita nurlagich va bitta elementar 
fotoqabulqilgichdan iborat. Foydaniladigan fotoqabulqilgichni turiga qarab, ular 
rezistivli, diodli, tiristorli, tranzistorli va boshqalar bo’lishi mumkin. 
Optoelektron integral mikrosxemalar, qaysiki unda elementar optronda 
qo’shimcha elektron qurilmalar: kuchaytirgichlar, komparatorlar, matiqiy 
sxemalarva boshqalar bo’ladi. 
Maxsus ko’rinishdagi optronlar: differensial optronlar, qaysiki birqancha 
nurlagichlar va fotoqabulqilgichlar bo’ladi; optoelektron datchiklar bo’ladi. 
Optoelektron asboblarni konstruksiyalari 
Optronlarni konstruktiv – texnologik tayorlash funksional, bahosi va boshqa 
parametrlarini hisobga olgan holda olib boriladi. Asosiy talab effektiv optik aloqani 
va ta’minot ma’nba va qabul qiluvchi orasidagi elektr izolyasiyani 
ta’minlashdir. Optoparalarni tipik konstruksiyalari 2 – rasmda ko’rsatilgan. Hozirgi 
payitda qo’llanilayotgan optoparalar gibrid qurilmalar bo’lib, konstruktiv 
kamchiliklarga kiradi. 
Shu bilan birga monolit optojuftlar ishlab chiqarilmoqdaki, yaxlit texnologik 
jarayonda integral tayorlanadigan qattiq jisimli nurlovchi va qabul qiluchi 

---

strukturalarni bolmoqda. 
Biroq hozirgacha monolit optronlarni birortasini varianti barcha zaruriy 
parametrlari: uzoq mudat ishlashi, mustaxkamligi va tashqi faktorlarga chidamliligi 
bilan yaqinlashishga erishilgani yoq. 
Asosiy yechilmagan masalalardan foydalaniladigan materiallarni bir - biriga 
mos kelmasligi bo’lib qolmoqda. Har qanday optoelektron mikrosxemasining asosiy 
elementi optron jupt hisoblanib (2 - rasm,a, b), yorug’lik nuri 1, boshqariluvchi 
kirish signali 2, yorug’lik manbai bilan bo’g’langan va fotoqabul qilgich 3 dan 
iborat. Optron juftlikni parametrlaiga o’zgarmas tok bo’yicha qarshilikni yechilishi, 
tok uzatish koeffisienti ( qabulqilich fototokini nurlagich tokiga nisbati), 
almashtirgich vaqti va o’tish sig’imidab iborat. 
Optoelektron juftliklar bazasida turli vazifalarni bajruvchi optoelektron 
mikrosxemalar yaratilmoqda. 2-rasm.Optron juftlikni sxemasi va texnologik 
tayorlanishi: 1 – yorug'lik manbai; 2 – immersionn muxit ; 3 – fotoqabul qilgich. 
Optoelektron asboblarni parametrlari 
Sodda optron to’rt qutbli asbobdan iborat bo’lganligi uchun uchta: 
kirish,uzatish va chiqish xarakteristikalarga ega. 
Kirish xarakteristika nurlagichni VAX si ifodalaydi. Chiqish – 
fotopriyomnikka mos xarakteristika( optron kirishiga berilgan tokda). Uzatish 
xarakteristika – chiqish toki I2oT ni kirish tokiga bog’ligi (ununiy holda nochiziqli). 
Tok bo’yicha statik uzatish koeffisienti K I = I2/ I1. Ko’pchilik optronlar 
uchun KI passport parameti hisoblanadi (diodlilar uchun 0,5 % to tranzistorlilar 
uchun 100% gacha). 
Optronni yig’indi tezkorligi ko’pincha almashinish vaqti tal = t1 + t2 bilan 
xarakterlanadi, bunda t1 va t2 – vaqtlar optron chiqishida signalni o’sishi va qaytishi. 
Optronni tezkorligi turli turdagi optronlar uchun birhil bo’lmay , ish rejimiga bog’liq 
va dan gacha bo’ladi. Tezkorlik yana chegara chastota bilan xarakterlanadi, qaysiki 
fcheg 5kHz dan 10 MHz oralig’ida yotadi. 
Izolyasiya parametrlari: kirish va chiqish orasidagi statik maksimal ruxsat 
etilgan kuchlanish (o’zgaruvchan signal bilan ishlaganda). Izolyasiyani yuqori 
qarshiligi – Riz 
∿ Om – tok bo’yicha teskari aloqani yoqatadi. Biroq, o’tish sig’imi 
Co’t ni ( optronni kirish va chiqish orasida) mavjudligi o’zgaruvchan tok bo’yicha 
aloqadadandir, ya’ni Δt vaqt ichida chiqishda ΔV2 kuchlanishni sakrashi sig’imli 
tok I ≈ Cto’g’ ΔV2/ Δt ni hosil bo’lishiga olib keladi. O’tish sig’imini qiymati odatda 
∿1 pF tashkil qiladi. 
Optoelektronlarning yutuqlari va kamchiliklari 

---

Optoelektronlarning kirish va chiqishlari orasida o‘zaro elektr bog‘lanishlar 
hamda yorug‘lik va qabul qilgichlar orasida o‘zaro teskari bog‘lanishini yo‘qligi; 
-tebranish chastotasining diopazoni keng; 
-optik qismga ta’sir etish yo‘li bilan chiqish signalini boshqarish imkoniyati 
borligi; 
-optik kanali xalaqitdan yuqori darajada himoyalanganligi; 
-boshqa yarimo‘tkazgich va mikroelektron qurilmalar bilan REA larni mos 
kelishlik imkoniyati. 
Optoelektronlarning kamchiliklari: - nisbatan katta quvvat talab etishi; 
- radiatsiya va haroratga nisbatan yuqori turg‘unlikka ega bo‘lmaslik; 
-sezilarlari darajada eskirishi; 
-yuqori darajada xususiy shovqinga ega bo‘lishligi; 
-mukammal qulay texnologiyani o‘rniga gibrit texnologiyani zarurligi. 
Yuqoridagi hamma kamchiliklar optron texnikasi rivojlanishi jarayonida 
yo‘qotilib bormoqda. 
Hozirgi 
zamon 
optoelektronikasida 
asosan 
qattiq 
jismlarning 
lyuminesensiyasidan (sovuq nurlanish) foydalaniladi. Nurlanish uchun zaruriy 
lyuminesensiya energiya har qanday issiqliksiz ( fotonlar yoki elektronlar bilan 
.nurlatish, 
elektr 
maydon 
ta’sirida 
va 
boshqalar) 
usulda 
berilishi 
mumkin.Mos ravishda 
fotolyuminisensiya , 
elektrolyuminesensiya 
va 
lyuminisensiya boshqa turlari bilan farqlanadi.Odatda , lyuminisensiya uy 
temperaturasida va undan past temperaturalarda , qaysiki bunda issiq nurlanish juda 
oz va barcha ko’zga ko’rinadigan nurlanish lyuminesensiyadan iboratdir.Umumiy 
holda tegishli temperaturadagi nurlanish issiqlik va lyuminesensiyadan iborat, 
shuning uchun C.I. Vavilovni aniqlashi bo’yicha lyuminesensiya deb, tegishli 
temperaturada issiqlik nurlanishlardan ortiqchalariga aytiladi va qo’zg’otish 
to’xtatilgandan so’ng davomiylidi yorug’lik to’lqin davridan (tc ≈ s) katta. Odatda 
lyuminesirlovchi moddalarda (lyuminoforda) bu ushlab turish reaksiyasi 
qo’zg’lishni o’chishidan tc ancha katta va lyuminaforda energiyani 
o’zgarish jarayonini berib,lyuminesensiya uchun xarakterli bo’ladi. 
Nazorat savollari 
1. “Optoelektronika “ tushunchasi nima? 
2. Optoelektronikaning asosiy elementlari nima? 
3. Optron asboblar deb nimaga aytiladi? 
4. funksional optoelektronikani tushunchasiga izoh bering.