17.3. Оптроны
Оптроном называется полупроводниковый прибор, в котором излучатель света и фотоприёмник оптически и конструктивно связаны между собой. Термин «оптрон» образован, как сокращение от английского «optical-electronic device».
В оптроне поступающий на вход электрический сигнал преобразуется излучателем в световой, передаётся по оптическому каналу к фотоприёмнику и снова преобразуется в электрический. При этом цепи входа и выхода гальванически отделены друг от друга. Источником светового излучения в оптроне служит арсенид-галлиевый легированный фосфором (GaAsP) светодиод, а фотоприёмником может быть кремниевый фотодиод, фототранзистор или фототиристор, потому что спектральные характеристики арсенид-галлиевого излучателя и кремниевого фотоприёмника хорошо согласуются между собой.
Оптическая среда в оптронах бывает трёх видов:
воздух или инертный газ – электрическая прочность Еп= 1…5 кВ;
силикатное стекло или полимерные лаки – Еп= 0,1…1 кВ;
волоконные световоды (полиметилметакрилат) – Еп= 50…150 кВ.
Условное графическое обозначение и основные параметры оптронов представлены в таблице 17.2.
Таблица 17.2
Основные параметры оптронов
|
Тип оптрона |
диодный |
транзисторный |
тиристорный |
|
Условное графическое обозначение |
|
|
|
|
Буквенное обозначение |
АОД |
АОТ |
АОУ |
|
KI |
0,02 |
30…100 |
102…103 |
|
fГР, МГц |
10 |
0,5 |
- |
|
Параметры коммутации выходной цепи |
U = 10…40 В I = 0,2…10 мА |
U = 5…30 В I = 5…50 мА |
U = 50…1400 В I = 0,2…300 А |
Оптроны широко применяются там, где необходимо обеспечить гальваническую развязку электрических цепей по условиям электробезопасности или для снижения помех, а также в волоконно-оптических линиях связи.
Мощные тиристорные оптроны называются оптотиристорами. Их применяют в регулируемых выпрямителях. Схема управления оптотиристора не содержит импульсного трансформатора, поэтому она получается проще и экономичнее.
Более подробные сведения об оптронах приведены в литературе [4, 9, 13, 15].
Контрольные вопросы
1. Поясните принцип работы светодиода. Почему в светодиодах нельзя использовать кремний и германий?
2. От чего зависит цвет излучения светодиода?
3. Как влияет температура кристалла на срок службы светодиода?
4. Нарисуйте схему включения светодиода. Для чего в схеме устанавливается резистор Rогр?
5. Как устроены сверх яркие светодиоды белого свечения?
6. Поясните принцип работы фотодиода. Какие полупроводниковые материалы применяют для изготовления фотодиодов?
7. В каких режимах работают фотодиоды? Приведите схемы использования фотодиодов в этих режимах.
8. Что такое оптрон?
9. Приведите пример обозначения оптрона и его основные характеристики.
10. В каких схемах применяют оптотиристоры?
Лекция 18. Аналоговые интегральные микросхемы
Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для генерирования, преобразования и усиления сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Они применяются в аппаратуре связи и телевидения, а также в усилителях звуковой частоты и источниках питания. Особое место среди аналоговых интегральных микросхем занимают наиболее универсальные по своим функциональным возможностям микросхемы – операционные усилители.