19.Оптроны( оптопары): определение, виды конструкций, графическое обозначение, принцип двойного преобразования.

Оптрон — это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения, имеющие между собой оптическую связь.В ис­точнике излучения электрические сигналы преобразуются в световые, которые

воздействуют на фотоприемник и создают в нем снова электрические сигналы.Если оптрон имеет только один излучатель и один приемник излучения, то его назы­вают оптопарой или элементарным оптроном. Микросхема, состоящая из одной

или нескольких оптопар с дополнительными согласующими и усилительными устройствами, называется оптоэлектронной интегральной микросхемой. На входе и выходе оптрона всегда имеются электрические сигналы, а связь входа с выходом

осуществляется световыми сигналами. Цепь излучателя является управляющей, а цепь фотоприемника — управляемой.

Конструктивно в оптронах излучатель и приемник излучения помещаются в корпус и заливаются оптически прозрачным клеем (рис. 1). Для использования в гиб­ридных микросхемах выпущены миниатюрные бескорпусные оптроны. Особую конструкцию имеют оптопары с открытым оптическим каналом. У них

между излучателем и фотоприемником имеется воздушный зазор (рис. 2 а),в котором может перемещаться светонепроницаемая преграда, например перфолента с отверстиями, с помощью которой можно управлять световым потоком. В другом варианте оптопар с открытым каналом световой поток излучателя попадает в фо­топриемник, отражаясь от какого-либо внешнего объекта (рис. 2 б).

Диодные оптопары (рис. 3а) имеют обычно кремниевый фотодиод и инфракрасный арсенидо-галлиевый светодиод. Фотодиод может работать в фотогенераторном режиме, создавая фото-ЭДС до 0,5—0,8 В, или в фотодиодном режиме. Диоды изготовляют по планарно-эпитаксиальной технологии. Для повышения быстродейст­вия применяют фотодиоды типа p-i-n.Основные параметры диодных оптопар — это входные и выходные напряжения и токи для непрерывного и импульсного ре­жима, коэффициент передачи тока,т. е. отношение выходного тока к входному, время нарастания и спада выходного сигнала, а также другие величины.Применение диодных оптопар весьма разнообразно. Например, на основе диодных оптопар создаются импульсные трансформаторы, не имеющие обмоток, что важно для мик­росхем, оптопары используются для передачи сигналов между блоками сложной РЭА, для управления работой различных микросхем, особенно микросхем на МДП-транзисторах, у которых входной ток очень мал. Разновидностью диодных оптопар являются оптопары, в которых фотоприемником служит фотоварикап (рис. 3 б). Транзисторные оптопары (рис. 3 в) имеют .обычно в качестве излучателя арсенидо-галлиевый светодиод, а приемника излучения — биполярный крем­ниевый фототранзистор типа n-p-n. Основные параметры входной цепи таких оптопар аналогичны параметрам диодных оптопар. Дополнительно указываются мак­симальные токи, напряжения и мощность, относящиеся к выходной цепи,. Темновой ток фототранзистора, время включения и выключения, параметры,

характеризующие изоляцию входной цепи от выходной. Оптопары этого типа работают главным образом в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле и во многих других случаях. Для повышения чувствительности в опто­паре может быть использован состав-

ной транзистор (рис. 3 г) или фотодиод с транзистором (рис. 3 д).Оптопары с составным транзистором обладают наибольшим коэффициентом передачи тока, но наименьшим быстродействием, а наибольшее быстродействие характерно для диодно-транзисторных оптопар. В качестве приемника излучения в оптопарах приме­няются также однопереходные транзисторы (рис. 3 е). Такие оптопары обычно используются для ключевых схем, например ,для управляемых релаксационных ге­нераторов, создающих импульсы прямоугольной формы. Однопереходный фототранзистор является универсальным: его можно использовать как фоторезистор, если не включен эмиттерный переход, или как фотодиод, если включен только один этот переход. Разновидностью транзисторных оптопар являются оптопары с полевым фототранзистором (рис. 3 ж). Они отличаются хорошей линейностью выходной вольт-амперной характеристики в широком диапазоне напряжений и токов и поэтомуудобны для аналоговых схем. Тиристорные оптопары имеют в качестве

фотоприемника кремниевый фототиристор (рис.3 з) и применяются исключительно в ключевых режимах. Основными областями использования тиристорных опто­пар являются схемы для формирования мощных импульсов, управления мощными тиристорами, управления и коммутации различных устройств с мощными на­грузками.Параметрами тиристорных оптопар являются значения входных и выходных токов и напряжений, соответствующие включению, рабочему режиму и мак­симальным допустимым режимам, а также время включения и выключения, параметры .изоляции между входной и выходной цепями.