15.4 Конструкции оптоэлектронных приборов

Конструктивно-технологическое оформление оптронов производится с учетом оптимизации функциональных, стоимостных и других параметров. Основным требованием является обеспечение эффективной оптической связи и электрической изоляции между источником и приемником. На рис. 15.9 показаны наиболее типичные конструкции оптопар. Применяемые в настоящее время оптроны являются гибридными устройствами, что относится к конструктивным недостаткам. Разрабатываются также монолитные оптопары, которые представляют собой интегрированные твердотельные излучающие и приемные структуры, изготавливаемые в одном технологическом процессе.

Однако до сих пор ни в одном варианте монолитных оптронов не удалось добиться сочетания всех необходимых параметров: долговечности, надежности, и устойчивости к внешним факторам. Основными нерешенными проблемами остаются низкая эффективность излучательной и фоточувствительной структур, плохая светопередача и изоляция, неудовлетворительная совместимость используемых материалов.

15.5 Параметры оптоэлектронных приборов

Элементарный оптрон представляет собой четырехполюсный прибор, поэтому имеет 3 основные характеристики – входную, передаточную и выходную.

Входная характеристика представляет собой ВАХ излучателя. Выходная – соответствующая характеристика фотоприемника (при заданном токе на входе оптрона). Передаточная характеристика – зависимость тока на выходе I₂ от тока на входе I₁ (в общем случае нелинейная).

Статический коэффициент передачи по току . Для большинства оптронов K_I является паспортным параметром (от 0,5% для диодных до 100% для транзисторных).

Суммарное быстродействие оптрона часто характеризуют временем переключения t_n = t₁ + t₂, где t₁ и t₂ – времена нарастания и спада сигнала на выходе оптрона. Быстродействие оптрона неодинаково у разных типов оптронов, зависит от режимов работы и лежит в пределах от 10^-9 до 10^-1 с. Быстродействие также может характеризоваться граничной частотой, f_гр, которара лежит в пределах от 5 кГц до 10 МГц.

Параметры изоляции: максимально допустимое напряжение между входом и выходом V_из статическое или пиковое (при работе с переменными сигналами). Высокое сопротивление изоляции - R_из ~ 10¹² Ом – исключает обратную связь по току. Однако, наличие проходной емкости С_пр (между входом и выходом оптрона) обуславливает связь по переменному току, т.е. скачок напряжения ΔV₂ на выходе за время Δt приводит к появлению емкостного тока . Значение проходной емкости обычно составляет ~ 1 пФ.

15.6 Обозначение и маркировка оптоэлектронных приборов

Обозначение оптронов состоит из трех элементов:

Первый элемент это буква или цифра, которая обозначает материал излучателя (А или 3 – GaAs или GaAlAs); второй элемент - буква - О – оптроны; третий элемент - буква - тип фотоприемника: Д - фотодиод, Т – фототранзистор, У – фототиристор; четвертый элемент – 2 или 3 цифры – номер разработки; после номера разработки может следовать буква, обозначающая особенности параметров оптрона.

Например: АОУ- 103 А – тиристорный оптрон на основе арсенида галлия, номер разработки 103, группа по параметрам А.

АОТ – 101 АС – транзисторный оптрон на основе твердого раствора галлий – алюминий - мышьяк, номер разработки 101, группа по параметрам А.

Резисторные оптроны (исторически первый тип оптронов) имеют отличающееся обозначение, например: ОЭП-2 - оптоэлектронный прибор, номер разработки 2.

12