光连接器及其应用

光耦光耦合器的概念,光耦合器的类型。

光耦合器(或光耦合器,最近开始被称为)在结构上由两个元件组成:发射器和光电探测器,通常结合在一个共同的密封外壳中。

光耦合器有多种类型:电阻器、二极管、晶体管、晶闸管。这些名称表示光电探测器的类型。作为发射器,通常使用波长范围为 0.9 … 1.2 微米的半导体红外 LED。还使用红色 LED、电致发光发射器和微型白炽灯。

光耦合器的主要目的是在信号电路之间提供电流隔离。基于此,尽管光电探测器有所不同,但这些设备的一般工作原理可以被认为是相同的:到达发射器的输入电信号被转换为光通量,该光通量作用于光电探测器,改变其电导率.

如果光电探测器是 光敏电阻, 然后它的光电阻变得比原来的 (暗) 电阻小数千倍, 如果光电晶体管 - 其基极的辐照产生与电流施加到基极时相同的效果 常规晶体管并打开。

结果,在光耦合器的输出端形成一个信号,该信号通常可能与输入端的形状不同,并且输入和输出电路没有电连接。在光耦合器的输入和输出电路之间放置一个电强度高的透明介质块(通常是有机聚合物),其电阻达到10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm。

工业生产的光耦合器是根据当前的半导体器件命名系统命名的。

光耦合器名称的第一个字母(A)表示发射极的起始材料——砷化镓或镓铝砷固溶体,第二个(O)表示子类——光耦合器;第三个显示设备属于哪种类型:P——电阻器,D——二极管,T——晶体管,Y——晶闸管。接下来是数字,这意味着开发的数量,以及一个字母 - 这种或那种类型的组。

光耦器件

发射器——一个未包裹的 LED——通常放置在金属外壳的上部,在下部的晶体支架上,是一个增强型硅光电探测器,例如光闸流管。 LED 和光晶闸管之间的整个空间充满了凝固的透明物质。该填充物覆盖有一层向内反射光线的层,可防止光线散射到工作区域之外。

与所描述的电阻光耦合器的设计略有不同……这里在金属体的上部安装了一个带有白炽灯丝的微型灯,在下部安装了一个基于镉硒的光敏电阻。

光敏电阻是单独制造的,在薄的硅基上。在其上喷涂半导体材料硒化镉薄膜,然后形成由导电材料(例如铝)制成的电极。输出线焊接到电极上。灯和底座之间的刚性连接由硬化的透明物质提供。

光耦合器导线外壳上的孔用玻璃填充。通过焊接确保盖子与本体底座的紧密连接。

晶闸管光耦合器的电流-电压特性(CVC)与单个的大致相同 晶闸管… 在没有输入电流的情况下(I = 0 — 暗特性),光晶闸管只能在施加到它的非常高的电压值(800 … 1000 V)下开启。由于施加如此高的电压实际上是不可接受的,因此该曲线具有纯理论意义。

如果将直流工作电压(从 50 到 400 V,取决于光耦合器的类型)施加到光晶闸管,则只有在提供输入电流(现在是驱动电流)时才能打开该器件。

光耦合器的开关速度取决于输入电流的大小。典型的切换时间为 t = 5 … 10 μs。光耦合器的关断时间与光晶闸管结中少数载流子的再吸收过程有关,仅取决于流过的输出电流值。跳闸时间的实际值在 10 … 50 μs 的范围内。

当环境温度升高到40摄氏度以上时,光敏电阻光耦的最大输出电流和工作输出电流急剧下降。该光耦合器的输出电阻在输入电流值达到 4 mA 之前保持恒定,并且随着输入电流的进一步增加(当白炽灯的亮度开始增加时)它会急剧下降。

除了上面介绍的那些,还有所谓的开放光通道的光耦合器……这里,照明器是红外LED,光电探测器可以是光敏电阻、光电二极管或光电晶体管。这种光耦合器的区别在于它的辐射出去,被一些外部物体反射并返回到光耦合器,到光电探测器。在这种光耦合器中,输出电流不仅可以通过输入电流来控制,还可以通过改变外反射面的位置来控制。

在开放式光通道光耦合器中,发射器和接收器的光轴平行或呈微小角度。存在具有同轴光轴的此类光耦合器的设计。此类设备称为光耦合器。

奥特朗的应用

目前,光耦合器被广泛使用,特别是将包含强大分立元件的微电子逻辑块与执行器(继电器、电动机、接触器等)结合起来,以及用于需要电流隔离、调制恒定和缓慢变化的逻辑块之间的通信电压,转换 矩形脉冲 在正弦振荡中,强大的灯和高压指示器的控制。

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