- •15 Оптоэлектронные приборы
- •15.1 Классификация оптоэлектронных приборов
- •15.2 Типы излучателей оптоэлектронных приборов
- •15.3 Типы фотоприемников оптоэлектронных приборов
- •15.3.1 Фотоприемники на основе фоторезисторов
- •15.3.2 Фотоприемники на основе фотодиодов
- •15.3.3 Фотоприемники на основе фототранзисторов
- •15.3.4 Фотоприемники на основе фототиристоров
- •15.4 Конструкции оптоэлектронных приборов
- •15.5 Параметры оптоэлектронных приборов
- •15.6 Обозначение и маркировка оптоэлектронных приборов
15.4 Конструкции оптоэлектронных приборов
Конструктивно-технологическое оформление оптронов производится с учетом оптимизации функциональных, стоимостных и других параметров. Основным требованием является обеспечение эффективной оптической связи и электрической изоляции между источником и приемником. На рис. 15.9 показаны наиболее типичные конструкции оптопар. Применяемые в настоящее время оптроны являются гибридными устройствами, что относится к конструктивным недостаткам. Разрабатываются также монолитные оптопары, которые представляют собой интегрированные твердотельные излучающие и приемные структуры, изготавливаемые в одном технологическом процессе.
Однако до сих пор ни в одном варианте монолитных оптронов не удалось добиться сочетания всех необходимых параметров: долговечности, надежности, и устойчивости к внешним факторам. Основными нерешенными проблемами остаются низкая эффективность излучательной и фоточувствительной структур, плохая светопередача и изоляция, неудовлетворительная совместимость используемых материалов.
15.5 Параметры оптоэлектронных приборов
Элементарный оптрон представляет собой четырехполюсный прибор, поэтому имеет 3 основные характеристики – входную, передаточную и выходную.
Входная характеристика представляет собой ВАХ излучателя. Выходная – соответствующая характеристика фотоприемника (при заданном токе на входе оптрона). Передаточная характеристика – зависимость тока на выходе I2 от тока на входе I1 (в общем случае нелинейная).
Статический коэффициент передачи по току . Для большинства оптронов KI является паспортным параметром (от 0,5% для диодных до 100% для транзисторных).
Суммарное быстродействие оптрона часто характеризуют временем переключения tn = t1 + t2, где t1 и t2 – времена нарастания и спада сигнала на выходе оптрона. Быстродействие оптрона неодинаково у разных типов оптронов, зависит от режимов работы и лежит в пределах от 10-9 до 10-1 с. Быстродействие также может характеризоваться граничной частотой, fгр, которара лежит в пределах от 5 кГц до 10 МГц.
Параметры изоляции: максимально допустимое напряжение между входом и выходом Vиз статическое или пиковое (при работе с переменными сигналами). Высокое сопротивление изоляции - Rиз ~ 1012 Ом – исключает обратную связь по току. Однако, наличие проходной емкости Спр (между входом и выходом оптрона) обуславливает связь по переменному току, т.е. скачок напряжения ΔV2 на выходе за время Δt приводит к появлению емкостного тока . Значение проходной емкости обычно составляет ~ 1 пФ.
15.6 Обозначение и маркировка оптоэлектронных приборов
Обозначение оптронов состоит из трех элементов:
Первый элемент это буква или цифра, которая обозначает материал излучателя (А или 3 – GaAs или GaAlAs); второй элемент - буква - О – оптроны; третий элемент - буква - тип фотоприемника: Д - фотодиод, Т – фототранзистор, У – фототиристор; четвертый элемент – 2 или 3 цифры – номер разработки; после номера разработки может следовать буква, обозначающая особенности параметров оптрона.
Например: АОУ- 103 А – тиристорный оптрон на основе арсенида галлия, номер разработки 103, группа по параметрам А.
АОТ – 101 АС – транзисторный оптрон на основе твердого раствора галлий – алюминий - мышьяк, номер разработки 101, группа по параметрам А.
Резисторные оптроны (исторически первый тип оптронов) имеют отличающееся обозначение, например: ОЭП-2 - оптоэлектронный прибор, номер разработки 2.