ОПТРОНЫ Оптрон ОП это прибор в котором светоизлучатель и фотоприемник оптически и конструктивно св
Работа добавлена на сайт samzan.net:
21. ОПТРОНЫ
Оптрон (ОП) — это прибор, в кото ром светоизлучатель и фотоприемник оптически и конструктивно связаны друг с другом и представляют собой единое конструктивное целое.
В оптроне поступающий электриче ский сигнал преобразуется источником излучения в световой, передается по оптическому каналу от светоизлучателя к фотоприемнику, где он вновь преобра зуется в электрический. При этом цепи входа и выхода полностью отделяются друг от друга. Оптическая связь имеет большие преимущества перед гальва нической. Во-первых, обеспечивается почти идеальная гальвани ческая развязка между источником излучения и приемником, т. е. между входом и выходом. Во-вторых, вследствие электрической нейтральности переносчиков информации (квантов света) обеспе чивается высокая помехоустойчивость.
Конструкции оптопар различны: составные на дискретных элемен тах, пленочные, монолитные. На рис. 7.44 приведены примеры состав ных конструкций оптопар на дискретных элементах. В бескорпусной оптопаре (рис. 7.44, а) СИ — светоизлучатель; ФП — фотоприемник; ОС—оптическая среда; /—выводы светоизлучателя; 2—выводы фо топриемника. Кристаллы светоизлучателя и фотоприемника размещены в оптической иммерсионной среде строго параллельно. В качестве опти ческой среды используются в основном органические полимерные оптические клеи с коэффициентом преломления nф=1,5 и редко халькогенидные стекла (nф>2). Высокий коэффициент преломления, большое удельное сопротивление (1012-1014 Ом-см), высокая пробивная на пряженность электрического поля (Екр=80кВ/мм), широкий диапазон рабочих температур (-~60—+125°С), высокая механическая прочность, хорошая адгезия к материалам светоизлучателя и фотоприемника и тех нологичность полимеров обусловили их широкое использование в оп топарах. Светодиод (рис. 7.44, а) име ет кольцевую излучающую область с расположенным в центре и вы несенным из активной области излучения омическим контактом. В та кой конструкции при минимальной площади свечения светодиода уменьшаются потери энергии излучения из-за затенения и краевых эф фектов, снижаются требования к точности взаимного расположения светодиода и фотоприемника.
Конструкция оптопары в металлостеклянном корпусе приведена на рис. 7.44,б. Для уменьшения емкости развязки до10-3—10-4 пФ в оп тическую среду встраивают заземленную металлическую сетку ЗС или стекло с проводящим покрытием из материалов Sn02, In2O3. Сопро тивление развязки оптопары достигает значения1014-1016 Ом.
Потери на торцевое и обратное излучение светодиода снижены в конструкции оптопары на рис. 7.44, а, где О—отражатель; КВ(М)— металлический кольцевой вывод р-области фотоприемника, изолирован ный от p-области диэлектрическим слоем SiOa. Отражатель направляет лучи светодиода, показанные на рис. 7.44, в линиями со стрелками, на чувствительную площадь фотодиода и увеличивает примерно вдвое коэффициент передачи оптопары. Конструктивное исполнение оптопа ры с гальванической развязкой до нескольких десятков киловольт по казано на рис. 7.44, г. Развязку обеспечивает жесткий стеклянный све товод ОС, помещенный в корпус оптопары К. Волоконный световод представляет со бой нить из специального прозрачного диэлектрика. Световой луч поступает в торец световода, после многократного полного отражения от боковых стенок нити он выходит с другого конца светово да при малом затухании. С помощью волоконного световода можно разместить приемник на значительном расстоянии от излучателя, обеспечив их высокую элект рическую изоляцию друг от друга.
Источником излучения в ОП служит светодиод; в качестве фотоприемников используют фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры (табл. 11.2). Если оптрон имеет один излучатель и один приемник излучения, то его называют оптопарой или элемен тарным оптроном.
Наиболее распространенные элементы ОП — арсенидогаллиевые светодиоды и фотоприемники из кремния. Их спект ральные характеристики хорошо согла суются между собой. Согласование спек тральных характеристик — одно из ос новных условий, обеспечивающих оп тимальную передачу сигнала с входа ОП на его выход.
Оптическая среда, по которой распро страняется сигнал от светодиода к фото приемнику, должна не вносить заметные потери при передаче излучения и обеспе чивать высокое сопротивление изоляции. Используют три основных варианта пе редающей среды: воздушный или газовый промежуток, различные согласующие среды (полимерные оптические лаки, стекло и др.) и волоконные световоды.
Наименьшее напряжение изоляции между входом и выходом имеют ОП с тонким слоем стекла или лака (100— 1000 В). В оптронах с воздушным про межутком оно составляет 1—5 кВ и ог раничено электрической прочностью кор пуса. В оптронах с волоконными свето водами напряжение изоляции может до стигать 50—150 кВ.
Оптронную пару — излучатель и фо топриемник — или несколько оптронных пар помещают в корпус и гермети зируют, обычно используют корпуса ин тегральных микросхем. Масса ОП в та ком корпусе составляет 0,8—1,5 г.
Светодиоды по сравнению с лазерами могут быть изготов лены из различных полупроводниковых материалов, поэто му перекрывают большую часть рабочего диапазона длин волн. У них более высокий КПД преобразования электри ческой энергии в энергию излучения. Светодиоды работают с меньшими токами и напряжениями, более долговечны, технологичны и дешевы. Использование лазеров в оптопа-рах экономически оправдано только в быстродействующих системах с временем переключения менее10-9-10-10 с.
Оптрон представляет собой четырех полюсник, свойства которого определяются входной, передаточной и выход ной характеристиками. Характеристику обратной связи ОП не рассматривают из-за чрезвычайно высокой изоляции входа от выхода. Входной характеристикой ОП служит вольт-амперная характеристика его светодиода, выходной — соответст вующая характеристика его фотоприем ника при заданном токе на входе оптрона.
Оптроны характеризуют следующие основные параметры: коэффициент пере дачи тока К.i = I2/I1, представляющий собой отношение фототока приемника /2 к току излучателя /1; быстродействие, определяемое граничной частотой fгр и временами нарастания и спада выходно го сигнала до уровня 50 % его амплиту ды; сопротивление изоляции Rиз; про ходная емкость.
Эквивалентная схема замещения оптопары с идеальной гальванической развязкой, составленная с учетом (7.19), приведена на рис. 7.43, а.
Основные параметры различных типов ОП, выпускаемых отечественной про мышленностью, приведены в табл. 11.2. Наибольшее быстродействие, но наи меньший коэффициент передачи тока имеют диодные ОП, коммутацию боль ших токов при сравнительно низком бы стродействии могут реализовать тири-сторные ОП и транзисторные ОП на базе составного фототранзистора.
Влияние изменения температуры на ОП определяется температурными пара метрами светодиода и фотоприемника. Для GaAs-светодиода и Si-фототранзи
стора эти зависимости противоположны по знаку. Уменьшение мощности излу чения светодиода с ростом температуры компенсируется увеличением коэффи циента усиления фототранзистора и ко эффициент передачи К, оптрона в интер вале рабочих температур изменяется не значительно. Однако при увеличении температуры возрастают времена нара стания и спада импульса, это следует учитывать при эксплуатации ОП. Современным ОП присущи некоторые недостатки: значительная потребляемая мощность из-за двойного преобразова ния энергии, высокий уровень собствен ных шумов, сложность технологии.
2. ии СМ что является морфологическим субстратом обеспечивающим каждую из двух фий СМ ОТВЕТ- фии СМ-
3. Здесь очень жесткие кнопки управления
4. 1в прве мяса учавств биолог объекты от кот получ разн виды прод
5. организация азартных игр вид преступного промысла
6. тактическими условиями предусматривается выполнение определенного перечня лечебнопрофилактических меро
7. это одна из самых необычных и неожиданных историй успеха второй половины ХХ века
8. Психология рекламного воздействия
9. ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Вариант 1
10. Курсовая работа- Анализ производственной деятельности предприятия.html
11. РОЗРОБКА НАУКОВИХ ОСНОВ ЗМІЦНЮВАЛЬНОЇ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ СПОЛУЧНИХ ДЕТАЛЕЙ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ І ВИРОБІВ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
12. Общие представления Живые организмы защищаются от ксенобиотиков окружающей среды благодаря их биотран.html
13. Проектирование организационной структуры управления
14. г
15. тема социальной защиты и поддержки населения получившая название велфэрной[1] была введена Великобритани
16. . Государство и право
17. Реферат- Фёдор Александрович Абрамов
18. вариантов ответа в столбце Вариант ответа напротив номера вопроса по каждому заданию
19. на тему- Психологическая работа с родителями трудных подростков Выполнила- Студентка группы М
20. Курсовая работа на тему- ФК Арсенал Лондон Выполнил- Жимбеев С