Оптопары.

Оптопары - оптоэлектронный полупроводниковый прибор, содержащий источник и приемник светового излучения, которые оптически и конструктивно связаны между собой и между которыми обеспечена электрическая изоляция (гальваническая развязка).

Источник света ИС и фотоприемник ФП являются элементами оптрона. Управляющим (входным) сигналом для источника света являются входное напряжение U_вх или входной ток I_вх, а выходным – яркость свечения B_вых. В свою очередь входным сигналом для фотоприемника является падающий световой поток Ф_вх, а выходным – напряжение U_вых или ток I_вых, значения которых находят в соответствии с изменением интенсивности светового потока Ф_вх. Источник света и фотоприемник связаны между собой активной или пассивной оптической средой ОС. Следовательно, главная особенность оптрона – гальваническая развязка входной и выходной цепей и однонаправленность сигналов, что характерно для оптических линий связи.

Гальваническая развязка у оптронов с чисто оптической связью практически идеальная (сопротивление изоляции может достигать 10¹²–10¹⁴ Ом, а емкость связи – 10^-2 пФ).

В качестве источников света используют фотодиоды. Наибольшее распространение в качестве фотоприемников получили в настоящее время фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры, параметры которых изменяются с освещенностью. Открытые оптические каналы, т.е. просто воздушные зазоры между источником света и фотоприемником, применяются редко. Чаще всего в качестве оптической среды используются твердые иммерсионные среды: полимерные органические соединения, халкогенидные стекла, стекловолоконные световоды. Последние обладают наиболее высокими изоляционными свойствами. Оптроны с гибкими стекловолоконными световодами по своему назначению аналогичны коротким линиям фотонной связи.

(гальваническая развязка). Условное графическое обозначение фотодиодной оптопары (оптрона) приведено на рис. 1.41. Цифрами обозначены: 1 - светодиод, 2 – фотодиод.

Рис.1.41

Общие параметры, характеризующие оптопары, являются:

1. Максимально допустимое напряжение, между гальванически развязанными частями.

2. Сопротивление между гальванически развязанными частями.

3. Ёмкость между гальванически развязанными частями.

Фоторезистивные оптопары характеризуются:

Коэффициентом изменения сопротивления ,

где и - сопротивление фоторезистора в затемненном и освещенном состоянии.

Фотодиодные оптопары характеризуются:

Коэффициентом передачи тока ,

где и , соответственно, токи источника света (входного фотодиода) и выходного фотодиода.

Оптроны характеризуются входными, выходными и проходными параметрами, которые определяются структурой оптронной пары. Основными входными параметрами являются наибольшее входное напряжение U_{вх max} и наибольший входной ток I_вх.

К проходным параметрам относятся проходная емкость C_пр и сопротивление изоляции R_из, представляющие собой емкость и сопротивление между входными и выходными выводами оптрона; время включения t_вкл – отрезок времени с момента подачи импульса входного тока до момента достижения выходным током 90% своего установившегося значения; время выключения t_выкл – время с момента прекращения прямого тока и до момента, при котором выходной ток уменьшится до 50% от начального значения (для резисторных оптронов).

Выходные параметры определяются в основном параметрами фотоприемников, как это делается в фоторезисторах, фототранзисторах и фототиристорах.

15