Оптрони

Оптрон – напівпровідниковий прилад, який складений з оптично зв’язаних між собою елементів електронної пари – керуючого напівпровідникового випромінювача та напівпровідникового приймача випромінювання та служить для виконання різних функціональних перетворень (електричних, світлових сигналів).

Рисунок 81. Схеми оптронів

В оптронах в якості випромінювача світлової енергії може використовуватися джерело з когерентним або некогерентним випромінюванням (лазери, світло діоди). В якості фотоприймачів використовуються фото резистори, фото тиристори або фото транзистори. В більшості випадків оптрони мають два входи - світловий та напруги. Виходом служить, як правило, напруга чи струм.

Між елементами оптронної пари може існувати як оптичний, так і електричний зв’язок. В оптронах, в яких використовується фото випромінювачі та фотоприймачі, підсилення може відбуватися шляхом зміни яскравості свічення випромінювача світлової енергії, а зміна параметрів фотоприймача супроводжується зміною струму через фотоприймач. Це, в свою чергу, призводить до зміни струму в зовнішньому колі або напруги на опорі навантаження. Для того, щоб це вирішити технічно, необхідно, щоб між елементами оптронної пари існувало співпадання спектральних характеристик і розташування одного відносно до другого. Основною особливістю такого оптрону є підсилення електричного сигналу по потужності, струму, напрузі та повна розв’язка електричних кіл, до яких ввімкнений оптрон. До таких оптронів відносять оптрони, які утворюють пару світло діод, лазер або плівковий випромінювач. В якості приймачів – фото резистори, фото транзистори, фото тиристори. Такі оптрони використовуються в вимірювальній техніці, обчислювальній техніці та радіоапаратурі.

Окрім таких оптронів існує ще два типи оптронів: з позитивним і негативним зворотнім зв’язком, який в більшості випадків є оптичним зворотнім зв’язком. При їх виготовленні необхідно, щоб елементи – фотоприймач і фото випромінювач освітлювались одночасно.

Рисунок 82. Оптрон з позитивним зворотним зв’язком між елементами та його вольт-амперна характеристика

Такі оптрони мають два входи: оптичний (В_вх) і електричний (U_вх). Конструктивно такий оптрон виготовляється, щоб на приймач випромінювання попадала частка світлового потоку. Це буде викликати зменшення опору приймача випромінювання, збільшення яскравості свічення випромінювання світла, що призведе до подальшого зменшення опору приймача випромінювання. Таким чином, в оптронах відбувається позитивний зворотній зв’язок, і такий процес відбувається, якщо виконується умова, що вхідне випромінювання більше необхідного граничного.

U> U_ВХгран

B> B_ВХгран

В схемі, як і в тиристорі, відбудеться лавиноподібний перехідний процес, і вольт-амперна характеристика буде мати ділянку з від’ємним опором. Крім двох входів – оптичного і електричного – такий оптрон має два аналогових виходи, і він може виконувати функції ключа або тригера.

При наявності від’ємного зворотного зв’язку вхідним сигналом буде світловий потік, що подається від зовнішнього випромінювача на приймач, опір якого при цьому змінюється, і це буде призводити до зміни струму в послідовному колі, що призводить до зміни яскравості випромінювача світла.

Рисунок 83. Оптрон з негативним зворотним зв’язком між елементами

При зміні зовнішнього освітлення, змінюється опір фотоприймача, що призводить до зміни напруги на фото випромінювачі, і яскравість випромінювання в фото випромінювачі буде в проти фазі до зовнішнього освітлення, тобто в схемі буде негативний зворотній зв’язок (оптичний) через освітлення.

Рекомендована література

1. Бойко В.У., Багрій В.В. Твердотільна електроніка - видавництво ДДТУ. 2003.- 305 с.

2. Виноградов Ю.В. Основи електронної і полупроводникової техніки. – М.: “Энергия” 1972.- 450с.

3. Руденко В.С., Ромашко В.Я., Трифонюк В.В. Промислова електроніка. –К.: Либідь, 1993.-432 с.

4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высшая школа, 1991.-622с.

5. Пасынков В.В., и др. Полупроводниковые приборы. – М.: Высшая школа, 1987. – 428с.

6. Батушев ВА. Электронные приборы. - М.: Высшая школа, 1980. - 532с.

7. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: “Энергия”, 1967. - 616с.

8. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. - К.: Вища 1989. - 431 с.