光电耦合器件沈阳工业大学.ppt

光电检测技术  SHENYANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY * §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 一、光电耦合器件：就是发光器件与接收器件组合的一种元件。 光电耦合器件 发光器件 接受器件 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 二、工作原理： 　　在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 1553b耦合器 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 三、光电耦合器的结构特点： 光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。光电耦合器就是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光电导效应而在光照后产生光电流，再经过进一步放大后由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。 发光器件 光接收器件 输入端 输出端 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 光电导效应，又称为光电效应、光敏效应，是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。即光电导效应是光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。 在光线作用下，半导体的导电性增加，阻值减低。 光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 四、技术参数 　　光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(sat）。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。 　　电流传输比CTR是光耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 五、基本工作特性（以光敏三极管为例） A、共模抑制比很高 　　在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 共模抑制比：定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比。就是为了说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力。 电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越好，其共模抑制比就越大，抑制共模信号（干扰）的能力也就越好。 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 光电耦合器件的输出特性曲线 B、输出特性 　　光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 C、光电耦合器可作为线性耦合器使用 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 六、光电耦合的主要特点如下： （1）输入和输出端之间电气绝缘，其绝缘电阻一般都大于1010Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上 （2）由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。 （3）光电耦合器件的共模抑制比很大，所以光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。 （4）容易和逻辑电路配合。 （5）响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。 （6）无触点、寿命长、体积小、耐冲击。 §3.6 结型光器件的应用实例--光电耦合器件 电气隔离，就是将电源与用电回路作电气上的隔离，即将用电的分支电路与整个电气系统隔离，使之成为一个在电气上被隔离的、独立的不接地安全系统，以防止在裸露导体故障带电情况下发生间接触