6.8 Тиристорные оптопары
В тиристорных оптопарах в качестве приемного элемента используется кремниевый фототиристор. Семейство вольт-амперных характеристик фототиристорного оптрона приведено на рисунке 7.13.
Фототиристор, так же как обычный тиристор, имеет четырехслойную структуру p-n-p-n. Конструктивно оптопара выполнена так, что основная часть излучения входного диода направлена на высокоомную базовую область n фоторезистора. К крайним областям – аноду p и катоду n прикладывается внешнее выходное напряжение плюсом к аноду.
Рис. 6.13. Семейство вольт-амперных характеристик фототиристорного оптрона
При облучении в n-базе генерируются пары носителей заряда – электронов и дырок. Электрическим полем центрального (коллекторного) перехода между n- и p-областями носители заряда разделяются. При этом электроны остаются в n-базе, а дырки попадают в p-базу. Происходит инжекция неосновных носителей заряда из крайних переходов структуры, называемых эмиттерными. Лавинообразное нарастание тока через структуру приводит к отпиранию тиристора. Все три перехода оказываются смещенными в прямом направлении, и падение напряжения на фототиристоре в отпертом состоянии получается малым.
Фототиристор, также как и фототранзистор, обладает большим внутренним усилением фототока. В отличие от фототранзистора, включенное состояние фототиристора сохраняется и при прекращении излучения входного диода. Таким образом, управляющий сигнал на тиристорную оптопару может подаваться только в течение небольшого времени, необходимого для отпирания тиристора. Этим достигается существенное уменьшение энергии, необходимой для управления тиристорной оптопарой.
Чтобы запереть тиристор, с него надо снять внешнее напряжение. Если тиристор включается в цепь переменного или пульсирующего напряжения, то выключение тиристора происходит из периодов при уменьшении напряжения и тока через тиристор до значения, при котором не может поддерживаться включенное состояние прибора.
При отсутствии входного сигнала, что соответствует необлученному состоянию базовой n-области, через фототиристор протекает малый темновой ток утечки. Темновой ток сильно зависит от температуры. При повышении температуры на 10°С ток примерно удваивается. Выходные характеристики тиристорной оптопары приведены на рисунке 6.13.
Тиристорные оптопары используют в качестве ключей для коммутации больших токов и высоковольтных цепей, как радиоэлектронного (U = 50÷600 В, I = 0,1÷10,0 A), так и электротехнического (U = 100÷1300 В, I = 6÷320 A) назначения.
Времена переключения тиристорных оптопар находятся в интервале от десятков микросекунд до десятков миллисекунд.
Важным достоинством этих приборов является то, что управляя значительными мощностями в нагрузке, они потребляют малую мощность цепями управления и поэтому совместимы по входу с интегральными микросхемами.
Тестовые вопросы к главе 6 «Оптроны»
Что называется оптроном:
а) прибор, использующий преобразование электрической энергии в оптическую;
б) прибор, использующий преобразование оптической энергии в электрическую;
в) прибор, использующий преобразование электрической энергии в оптическую и оптической энергии в электрическую;
г) прибор, использующий излучатель и фотоприемник не связанные между собой.
Используя рис., выберите, какое преобразование реализуется узлом оптрона соответствующий номеру 1:
а) преобразование электрического сигнала в электрический;
б) преобразование электрического сигнала в оптический;
в) преобразование оптического сигнала в электрический;
г) преобразование оптического сигнала в оптический.
Используя рис., выберите, какое преобразование реализуется узлом оптрона соответствующий номеру 3:
а) преобразование электрического сигнала в электрический;
б) преобразование электрического сигнала в оптический;
в) преобразование оптического сигнала в электрический;
г) преобразование оптического сигнала в оптический.
Какие известные оптроны могут обладать коэффициентом передачи превышающим 1:
а) диодные;
б) диодно-резисторные;
в) диодно-транзисторные;
г) тиристорные.
Какая емкость характеризует работу СИД при прямом включении:
а)
;
б)
;
в)
;
г)
.
6.6. Какая емкость характеризует работу ФД при прямом включении:
а)
;
б) ;
в) ;
г) .
У
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4;
5.
кажите номер, который указывает на корпус СИД:
6.8. Укажите номер, который указывает на корпус ФД:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4;
д) 5.
Укажите номер, который указывает на световод:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4;
д) 5.
У
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4;
д) 5;
кажите номер, который указывает на фотоприемник: