Закон Столєтова




Скачати 399.15 Kb.
НазваЗакон Столєтова
Сторінка10/10
Дата05.04.2013
Розмір399.15 Kb.
ТипЗакон
nauch.com.ua > История > Закон
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

9.8. ОПТРОНИ





Рис.9.10. Принцип побудови оптопари: 1 – випромінювач;
2 - оптично прозорий клей;
3 - фотоприймач
Оптрон - це напівпровідниковий прилад, в якому конструктивно об'єднані джерело і приймач випромінювання, що має між собою оптичний зв'язок. У джерелі випромінювання електричні сигнали перетворюються в світлові, які впливають на фотоприймач і створюють в ньому знову електричні сигнали. Якщо оптрон має тільки один випромінювач і один приймач випромінювання, то його називають оптопарою або елементарним оптроном. Мікросхема, що складається з однієї або декількох оптопар з додатковими узгоджуючим і підсилюючим пристроями, називається оптоелектронною інтегральною мікросхемою (ОЕ ІМС). На вході і виході оптрона завжди є електричні сигнали, а зв'язок входу з виходом здійснюється світловими сигналами. Коло випромінювача є керуючим, а коло фотоприймача керованим. Найважливіші переваги оптронів.




Рис.9.17. Оптопари з відкритим оптичним каналом: 1 – випромінювач;
2 – фотоприймач; 3 - об'єкт
1.Відсутність електричного зв'язку між входом і виходом і зворотного зв'язку між фотоприймачем і випромінювачем. Опір ізоляції між входом і виходом може досягати 1014 Ом, а прохідна ємність не перевищує 2 пФ і в деяких оптронах знижується до часток пікофаради.

2.Широка смуга частот коливань, що пропускаються, можливість передачі сигналів з частотою, від нуля до 1014 Гц.

3.Можливість керування вихідними сигналами шляхом впливу на оптичний канал.

4.Висока завадостійкість оптичного каналу, тобто його несприйнятливість до впливу зовнішніх електромагнітних полів.

5.Можливість поєднання в РЕА з іншими напівпровідниковими і мікроелектронними приладами.

Недоліки оптронів наступні:

1. Відносно велика споживана потужність, тому що двічі відбувається перетворення енергії, причому ККД цих перетворень невисокий.

2. Низька температурна стабільність і радіаційна стійкість.

3. Помітне «старіння», тобто погіршення параметрів з часом.

4. Порівняно високий рівень власних шумів.

Необхідність застосування гібридної технології замість більше зручної і досконалої планарної (в одному приладі об'єднані джерело і приймач випромінювання, які виготовлені з різних напівпровідників). Усі ці недоліки усуваються в процесі розвитку і удосконалення оптоелектронної техніки.

Конструктивно в оптронах випромінювач і приймач випромінювання поміщають в корпус і заливаються оптично прозорим клеєм (рис.9.16). Для використання в гібридних мікросхемах випущені мініатюрні безкорпусні оптрони. Особливу конструкцію мають оптопари з відкритим оптичним каналом. У них між випромінювачем і фотоприймачем є повітряний зазор (рис.13.17, а), в якому може переміщатися світлонепроникна перешкода, наприклад перфострічка з отворами. За допомогою перфострічки можна керувати світловим потоком. У іншому варіанті оптопари з відкритим каналом світловий потік випромінювача попадає в фотоприймач, відбиваючись від якого-небудь об'єкта (рис. 9.17, б).

Розглянемо різні типи оптопар, які відрізняються одна від одної фотоприймачами.

Резисторні оптопари мають як випромінювач надмініатюрную лампочку розжарення або світлодіод, що дає видиме або інфрачервоне випромінювання. Приймачем випромінювання є фоторезистор з селеніду кадмію або сульфіду кадмію для видимого випромінювання, а для інфрачервоного - з селеніду або сульфіду свинцю. Фоторезистор може працювати як на постійному, так і на змінному струмі. Для нормальної роботи оптопари необхідне узгодження випромінювача і фоторезистора за спектральними характеристиками.

На рис.9.18 схематично зображена резисторна оптопара (світлодіод і фоторезистор), в якої вихідне коло живиться від джерела постійної або змінної напруги Е і має навантаження Rн. Напруга Uкер, яка подається на світлодіод, керує струмом у навантаженні. Коло керування (коло випромінювача) ізольоване від фоторезистора, який може бути ввімкнений в коло з відносно високою напругою, наприклад 220 В.




Рис.9.19. Різні типи оптопар



Рис.9.18. Схема ввімкнення резисторної оптопари
Як параметри резисторних оптопар звичайно вказуються: максимальні струми і напруги на вході і виході, вихідний опір при нормальній роботі і так званий темновий вихідний опір (відповідний темновому струму в декілька мікроампер при відсутності вхідного струму), опір ізоляції і максимальна напруга ізоляції між входом і виходом, прохідна ємність, час ввімкнення і вимикання, що характеризують інерційність приладу. Найважливіші характеристики оптопари: вхідна вольт-амперна і передавальна. Остання показує залежність вихідного опору від вхідного струму.

Промисловість випускає резисторні оптопари з джерелом випромінювання у вигляді ламп розжарення, електролюмінісцентних конденсаторів і світлодіодів. У деяких оптопарах, призначених для комутації, розміщується декілька фоторезисторів. Резисторні оптопари застосовуються для автоматичного керування підсилення, зв'язку між каскадами, керування безконтактними дільниками напруга, модуляції сигналів, формування різних сигналів та інш.

Діодні оптопари (рис.9.19, а) мають переважно кремнієвий фотодіод і інфрачервоний арсенід-галієвий світлодіод. Фотодіод може працювати в фотогенераторному режимі, створюючи фото-ЕРС до 0,8 В, або в фотодіодному режимі. Діоди виготовляють за планарно-епітаксіальною технології. Для підвищення швидкодії застосовують фотодіоди структури типу р-i-n.

Основні параметри діодних оптопар: вхідні і вихідні напруги і струми для неперервного і імпульсного режимів, коефіцієнт передачі струму, тобто відношення вихідного струму до вхідного, час наростання і спаду вихідного сигналу, а також інші величини, аналогічні параметрам резисторних оптопар. Коефіцієнт передачі струму звичайно складає лише одиниці процентів, а час наростання і спаду для р-i-n фотодіодов може бути знижений до декількох наносекунд. Властивості діодних оптопар відображаються вхідними і вихідними вольт-амперними характеристиками і передавальними характеристиками для фотогенераторного і фотодіодного режимів.

Багатоканальні діодні оптопари мають в одному корпусі декілька оптопар. Маса оптопари складає приблизно один грам або десяті долі грама. Оптопари оформлені в металоскляному корпусі, а для гібридних мікросхем випускаються безкорпусні оптопари.

Застосування діодних оптопар досить різноманітне. Наприклад, на основі діодних оптопар створюються імпульсні трансформатори, які не мають обмоток. Оптопари використовуються для передачі сигналів між блоками складної РЕА, для керування роботою різних мікросхем, особливо мікросхем на МДН-транзисторах, в яких вхідний струм дуже малий. Різновидність діодних оптопар це оптопари, в яких фотоприймачем є фотоварикап (рис.9.19,б).

Транзисторні оптопари (рис.9.19, в) мають звичайно як випромінюючий арсенід-галієвий світлодіод, а приймач випромінювання - біполярний кремнієвий фототранзистор типу п-р-п. Основні параметри вхідного кола таких оптопар аналогічні параметрам діодних оптопар. Додатково вказуються максимальні струми, напруга і потужність, що відносяться до вихідного коло: темновий струм фототранзистора, час вмикання і вимикання, параметри, що характеризують ізоляцію вхідного коло від вихідного. Оптопари цього типу працюють головним чином у ключовому режимі і застосовуються в комутаційних схемах, пристроях зв'язку, різних давачах з вимірювальними блоками, як реле і в багатьох інших випадках.

Для підвищення чутливості в оптопарі може бути використаний складовий транзистор (рис. 9.19, г) або фотодіод з транзистором (рис.9.19, д). Оптопара з складовим транзистором має найбільший коефіцієнт передачі струму, але найменшу швидкодію, а найбільша швидкодія характерна для діодно-транзисторних оптопар.

Як приймач випромінювання в оптопарах застосовуються також одноперехідні транзистори (рис.9.19, е). Такі оптопари звичайно використовуються для ключових схем, наприклад в керованих релаксаційних генераторах, що створюють імпульси прямокутної форми. Одноперехідний фототранзистор універсальний: його можна використати як фоторезистор, якщо не ввімкнений емітерний перехід, або як фотодіод, якщо ввімкнений тільки один цей перехід.

Різновидність транзисторних оптопар - це оптопари з польовим фототранзистором (рис.9.19, ж). Вони відрізняються хорошою лінейністю вихідної вольт-амперної характеристики в широкому діапазоні напруг і струмів і тому зручні для аналогових схем.

Тиристорні оптопари мають в якості фотоприймача кремнієвий фототиристор (рис. 9.19, з) і застосовуються в ключових режимах. Основна область використання - це схеми для формування потужних імпульсів, керування потужними тиристорами, керування і комутації різних пристроїв з потужними навантаженнями. Параметри тиристорних оптопар: вхідні і вихідні струми і напруги, відповідні ввімкненню, робочому режиму і максимальних допустимих режимах, а також час вмикання і вимикання, параметри ізоляції між вхідним і вихідним колами.

Оптоелектроні інтегральні мікросхеми (ОЕ ІМС) мають оптичний зв'язок між окремими вузлами або компонентами. У цих мікросхемах, які виготовляються на основі діодних, транзисторних і тиристорних оптопар, крім випромінювачів і фотоприймачів містяться ще пристрої для обробки сигналів, отриманих від фотоприймача. Особливість ОЕ ІМС - це однонаправлена передача сигналу і відсутність зворотного зв'язку.

Різні ОЕ ІМС використовуються головним чином як перемикачі логічних і аналогових сигналів, реле і схеми букво-цифрової індикації. Крім ряду параметрів, аналогічних параметрам звичайних оптопар, для ОЕ ІМС ще характерні вхідні і вихідні струми і напруги, які відповідають логічним одиниці і нулю, час затримки вмикання і вимикання, напруга джерела живлення і споживаний струм.

Існують типи оптронів, наприклад, з оптичним входом і виходом, які використовуються для перетворення світлових сигналів, індикаторні ОЕ ІМС з декількома вбудованими світлодіодними або з сегментним светлодіодним індикатором. Техніка оптоелектронних приладів достатньо перспективна і неперервно розвивається і удосконалюється.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Схожі:

Закон Столєтова iconПлан Поняття про закон мислення. Закон тотожності, закон суперечності...
Як слідує з визначення логіки як науки, одним з предметів її дослідження є закони вірного мислення
Закон Столєтова iconЗначення законiв логіки для науки І практики
...
Закон Столєтова iconРеферат на тему: реактивні двигуни
Це ж саме нам говорить третій закон Ньютона – закон дії І протидії. Правда даний закон – частковий випадок взаємодії тіл І справедливий...
Закон Столєтова iconТематичний план навчання робітників нвк №1 з питань охорони праці Тема 1
Основні законодавчі акти з охорони праці: Закон України "Про охорону праці", Кодекс законів про працю, Закон України "Про забезпечення...
Закон Столєтова iconЗакон україни від
Цей Закон визначає статус бі­бліотек, правові та організаційні засади діяльності бібліотек І бі­бліотечної справи в Україні. Цей...
Закон Столєтова iconВступ
«закон про кримінальну відповідальність» (розділ II загальної частини). Кримінальний закон І закон про кримінальну відповідальність...
Закон Столєтова iconЗакон спадної граничної корисності твердить, що
Його поведінку найкраще пояснює: а закон спадної граничної корисності; ^ б закон пропонування
Закон Столєтова iconЗакони Ньютона Перший закон Ньютона
Перший закон Ньютона: Існують такі системи відліку, відносно яких тіло зберігає свою швидкість як завгодно довго, якщо дія на нього...
Закон Столєтова icon"закон І ми"
Основна частина бесіди “Закон І ми” (Питання й відповіді на них. Обговорення ситуацій)
Закон Столєтова iconЗакон україни
Цей Закон визначає засади організації та експлуатації автомобільного транспорту
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
nauch.com.ua
Головна сторінка