Оптроны

Полупроводниковый оптрон – это прибор, состоящий из оптически связанных между собой элементов оптронной пары (управляемого полупроводникового излучателя света и полупроводникового приемника излучения) и предназначенный для выполнения различных функциональных преобразований электрических и оптических сигналов.

В качестве источника излучения может быть использован светодиод, электролюминесцентный порошковый или пленочный излучатель, полупроводниковый лазер.

Разновидности элементарных оптронов следующие: резисторный (рис. 6.16), диодный (рис. 6.17), транзисторный (рис. 6.18), на составном транзисторе (рис. 6.19), тиристорный (рис. 6.20).

Рис. 6.16

Рис. 6.17 Рис. 6.18

Рис. 6.19 Рис. 6.20

Система параметров оптронов включает четыре группы: входные и выходные характеристики, передаточные и параметры гальванической развязки. Степень воздействия излучателя на фотоприемник (или передаточная характеристика) определяется:

1). коэффициентом передачи тока К_i = I вых / I вх для диодных и транзисторных оптронов;

2) минимальным входным током, обеспечивающим спрямление характеристики тиристорных оптронов;

3) отношением темнового сопротивления к световому R _Т /R _СВ или величиной R _СВ – для резисторных оптронов;

4) параметры, характеризующие инерционность оптрона в импульсном режиме: время включения и время выключения, граничная частота f _гр;

5) качество гальванической развязки: U _С и R _С, и емкость C _С (емкость связи).

Резисторные оптроны характеризуются линейностью и симметричностью выходной вольтамперной характеристики, отсутствием внутренних ЭДС, высокой кратностью отношения R _Т /R _СВ, достаточной инерционностью (10^–1…10^–2 с).

Почти все диодные оптроны изготавливаются с использованием p-i-n -фотоприемников, отличаются большим быстродействием (t_{вкл, выкл} ≈

≈ (10^–8 с), но К_i меньше или близок к единице.

Транзисторные оптроны характеризуются наибольшей схемотехнической гибкостью, имеют высокое значение коэффициента передачи тока (особенно на составном транзисторе), не очень высокое быстродействие (t_{вкл, выкл} ≈ 2…5мкс), К_I = 600…8000.

Тиристорные оптроны удобны в «силовой» оптоэлектронике: они с одинаковым успехом пригодны для коммутации сильноточных цепей радиоэлектронного (U _КОМ ≈ 50…600 В), I _КОМ= 0, 1…10 А) и электротехнического (U _КОМ = 100…1300 В, I _КОМ= 10…320 А) назначения.