Ответы на контрольные вопросы
Какие типы оптопар вы знаете, и чем они отличаются друг от друга?
Резисторные оптопары. Они имеют в качестве излучателя сверхмощную лампочку накаливания или светодиод. Приемником излучения является фоторезистор, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.
Применяются: для коммутации, для автоматического регулирования усиления, для связи между каскадами, для управления бесконтактными делителями напряжения и т. д.
Диодные оптопары. Они содержат обычно кремниевый фотодиод и арсенид-галлиевый светодиод
Транзисторные оптопары имеют в качестве излучателя Ga As-светодиод, а в качестве приемника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор
Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор и применяются исключительно в ключевых режимах
Отличие всех оптопар от друг друга в характеристиках, строении и особенностях применения.
Как работает опторезистор, какова его основная регулировочная характеристика?
Выходная цепь питается от источника (=) или (~) напряжения Еи, имеет нагрузку Rн. Напряжение управления Uупр, подаваемое на светодиод, управляет током в нагрузке. Как влияет температура на характеристики оптопар?
Как влияет температура на характеристики оптопар?
Параметры оптопар зависят от температуры. Повышение температуры фоторезистора приводит к увеличению его светового сопротивления и снижению фототока. При повышении температуры темновой ток увеличивается, темновое сопротивление уменьшается.
Как работает диодная оптопара в фотогенераторном режиме?
Фотодиод может включаться без внешнего источнщса питания - это т.н. преобразовательный (фотогенераторный) режим. Под действием света в р-n переходе происходит генерация пар носителей заряда (электронов и дырок). Накопление основных носителей в областях р и n приводит к возникновению фото-ЭДС. При увеличении облучения генерация пар носителей растет и увеличивается величина фото-ЭДС, до тех пор, пока она не уравновесит внутреннее диффузионное поле р-n перехода.
Почему диодную оптопару часто используют в фотодиодном режиме?
Фотодиодный режим обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с фотогальваническим: повышенные быстродействие и чувствительность
фотодиода к длинноволновой части оптического спектра, а также более широкий динамический диапазон с линейной характеристикой.
Нарисуйте структуру p-n переходов фототранзистора и объясните его работу.
Если подать напряжение между базой и коллектором, сместив коллекторный переход в обратном направлении и оставив эмиттерный вывод неподключен-ным к схеме, то такое включение биполярного фототранзистора ничем не бу-дет отличаться от схемы включения фотодиода. При поглощении квантов света в базовой и коллекторной областях образуются неравновесные пары носителей заряда (электроны и дырки). Неосновные носители (дырки в n-базе и электроны в p-коллекторе для транзистора р-п-р-типа) диффундируют к коллекторному переходу, втягиваются существующим там электрическим полем в коллекторный переход и проходят через него, создавая тем самым фототок.
Чем отличается фотосимистор от фототранзистора по структуре и по характеристикам?
Транзисторные оптопары имеют в качестве излучателя Ga As-светодиод, а в качестве приемника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор. Основные параметры аналогичны параметрам резисторных оптопар. Дополнительно указываются мах токи, напряжения и мощность, относящиеся к входной цепи, темновой ток фототранзистора, время включения и время выключения. Оптопары этого типа работают обычно в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, в устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле. Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор и применяются исключительно в ключевых режимах. Фотосимисторы используются при управлении более мощными тиристорами или симисторами, обеспечивая гальваническую развязку цепей управления. Применяются в качестве ключей переменного тока с изолированным управлением.
Каковы условия открытия фотосимистора?
Для понимания принципа работы тиристора нужно обратить внимание на эквивалентную схему. Она может быть составлена из двух полупроводниковых триодов (транзисторов). Вот на ней и удобно рассмотреть процесс отпирания тиристоров. Задается некоторый ток, который протекает через электрод управления тиристора. При этом ток имеет смещение прямой направленности. Этот ток считается базовым для транзистора со структурой п-р-п. Поэтому в коллекторе ток у него будет больше в несколько раз (необходимо значение тока управления умножить на коэффициент усиления транзистора). Далее можно видеть, что это значение тока базовое для второго транзистора со структурой проводимости р-п-р, и он отпирается. При этом коллекторный ток второго транзистора будет равен произведению коэффициентов усиления обоих транзисторов и первоначально заданного тока управления. Симисторы (принцип работы и управление ими рассмотрены в статье) обладают аналогичными свойствами. Далее этот ток необходимо суммировать с ранее заданным током цепи управления. И получится именно то значение, которое необходимо, чтобы поддерживать первый транзистор в отпертом состоянии. В том случае, когда ток управления очень большой, два транзистора одновременно насыщаются. Внутренняя ОС продолжает сохранять свою проводимость даже тогда, когда исчезает первоначальный ток на управляющем электроде. Одновременно с этим на аноде тиристора обнаруживается довольно высокое значение тока.4
Какие условия должны быть выполнены, чтобы фотосимистор закрылся?
Переход в запертое состояние тиристора возможен в том случае, если к электроду управления открытого элемента не прикладывается сигнал. При этом ток спадает до определенной величины, которая называется гипостатическим током (или током удержания). Тиристор отключится и в том случае, если произойдет размыкание в цепи нагрузки. Либо когда напряжение, которое прикладывается к цепи (внешней), меняет свою полярность. Это происходит под конец каждого полупериода в случае, когда питается схема от источника переменного тока. Когда тиристор работает в цепи постоянного тока, запирание можно осуществить при помощи простого выключателя или кнопки механического типа. Он соединяется с нагрузкой последовательно и применяется для обесточивания цепи. Аналогичен и принцип работы регулятора мощности на симисторе, правда, имеются в схеме некоторые особенности.
Что такое чувствительность оптопары и как её найти экспериментально?
Интегральная чувствительность — отношение изменения напряжения на единицу мощности падающего излучения (при номинальном значении)