光連接器及其應用

光耦光耦合器的概念,光耦合器的類型。

光耦合器(或光耦合器,最近開始被稱為)在結構上由兩個元件組成:發射器和光電探測器,通常結合在一個共同的密封外殼中。

光耦合器有多種類型:電阻器、二極管、晶體管、晶閘管。這些名稱表示光電探測器的類型。作為發射器,通常使用波長范圍為 0.9 … 1.2 微米的半導體紅外 LED。還使用紅色 LED、電致發光發射器和微型白熾燈。

光耦合器的主要目的是在信號電路之間提供電流隔離。基於此,儘管光電探測器存在差異,但這些設備的一般工作原理可以被認為是相同的:到達發射器的輸入電信號被轉換為光通量,該光通量作用於光電探測器,改變其電導率.

如果光電探測器是 光敏電阻, 然後它的光電阻變得比原來的 (暗) 電阻小數千倍, 如果光電晶體管 - 其基極的輻照產生與電流施加到基極時相同的效果 常規晶體管並打開。

結果,在光耦合器的輸出端形成一個信號,該信號通常可能與輸入端的形狀不同,並且輸入和輸出電路沒有電連接。在光耦合器的輸入和輸出電路之間放置一個電強度高的透明介質塊(通常是有機聚合物),其電阻達到10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm。

工業生產的光耦合器是根據當前的半導體器件命名系統命名的。

光耦合器名稱的第一個字母(A)表示發射極的起始材料——砷化鎵或鎵鋁砷固溶體,第二個(O)表示子類——光耦合器;第三個顯示設備屬於哪種類型:P——電阻器,D——二極管,T——晶體管,Y——晶閘管。接下來是數字,這意味著開發的數量,以及一個字母 - 這個或那個類型的組。

光耦器件

發射器——一個未包裹的 LED——通常放置在金屬外殼的上部,在下部的晶體支架上,是一個增強型矽光電探測器,例如光閘流管。 LED 和光晶閘管之間的整個空間充滿了凝固的透明物質。該填充物覆蓋有一層向內反射光線的層,可防止光線散射到工作區域之外。

與所描述的電阻光耦合器的設計略有不同……這裡在金屬體的上部安裝了一個帶有白熾燈絲的微型燈,在下部安裝了一個基於鎘硒的光敏電阻。

光敏電阻是單獨製造的,在薄的矽基上。在其上噴塗半導體材料硒化鎘薄膜,然後形成由導電材料(例如鋁)製成的電極。輸出線焊接到電極上。燈和底座之間的剛性連接由硬化的透明物質提供。

光耦合器導線外殼上的孔用玻璃填充。通過焊接確保蓋子與本體底座的緊密連接。

晶閘管光耦合器的電流-電壓特性(CVC)與單個的大致相同 晶閘管… 在沒有輸入電流的情況下(I = 0 — 暗特性),光晶閘管只能在施加到它的非常高的電壓值(800 … 1000 V)下開啟。由於施加如此高的電壓實際上是不可接受的,因此該曲線具有純理論意義。

如果將直流工作電壓(從 50 到 400 V,取決於光耦合器的類型)施加到光晶閘管,則只有在提供輸入電流(現在是驅動電流)時才能打開該器件。

光耦合器的開關速度取決於輸入電流的大小。典型的切換時間為 t = 5 … 10 μs。光耦合器的關斷時間與光晶閘管結中少數載流子的再吸收過程有關,僅取決於流過的輸出電流值。跳閘時間的實際值在 10 … 50 μs 的範圍內。

當環境溫度升高到40攝氏度以上時,光敏電阻光耦的最大輸出電流和工作輸出電流急劇下降。該光耦合器的輸出電阻在輸入電流值達到 4 mA 之前保持恆定,並且隨著輸入電流的進一步增加(當白熾燈的亮度開始增加時)它會急劇下降。

除了上面介紹的那些,還有所謂的開放光通道的光耦合器……這裡,照明器是紅外LED,光電探測器可以是光敏電阻、光電二極管或光電晶體管。這種光耦合器的不同之處在於它的輻射出去,被一些外部物體反射並返回到光耦合器,到光電探測器。在這種光耦合器中,輸出電流不僅可以通過輸入電流來控制,還可以通過改變外反射面的位置來控制。

在開放式光通道光耦合器中,發射器和接收器的光軸平行或呈微小角度。存在具有同軸光軸的此類光耦合器的設計。此類設備稱為光耦合器。

奧特朗的應用

目前,光耦合器被廣泛使用,特別是將包含強大分立元件的微電子邏輯塊與執行器(繼電器、電動機、接觸器等)結合起來,以及用於需要電流隔離、調製恆定和緩慢變化的邏輯塊之間的通信電壓,轉換 矩形脈衝 在正弦振盪中,強大的燈和高壓指示器的控制。

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