Оптроны

Оптрон — это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объ­единены источник и приемник излучения, имеющие между собой оптическую связь. В источнике излучения электрические сигналы преобразуются в световые, ко­торые воздействуют на фотоприемник и создают в нем снова электрические сигналы. Если оптрон имеет только один излучатель и один приемник излу­чения, то его называют оптопарой или элементарным оптроном. Микросхема, состоящая из одной или нескольких

оптопар с дополнительными согласую­щими и усилительными устройствами, называется оптоэлектронной интеграль­ной микросхемой. На входе и выходе оптрона всегда имеются электрические сигналы, а связь входа с выходом осуществляется световыми сигналами. Цепь излучателя является управляющей, а цепь фотоприемника — управляемой. Важнейшие достоинства оптронов:

1. Отсутствие электрической связи
между входом и выходом и обратной
связи между фотоприемником и излу­
чателем. Сопротивление изоляции между
входом и выходом может достигать
10¹⁴ Ом, а проходная емкость не пре­
вышает 2 пФ и в некоторых оптронах
снижается до малых долей пикофарада.

2. Широкая полоса частот пропус­
каемых колебаний, возможность переда­
чи сигналов с частотой от нуля до
10¹⁴ Гц.

3. Возможность управления выход­
ными сигналами путем воздействия на
оптическую часть.

4. Высокая помехозащищенность оп­
тического канала, т. е. его невосприим­
чивость к воздействию внешних элект­
ромагнитных полей.

5. Возможность совмещения в РЭА
с другими полупроводниковыми и мик­
роэлектронными приборами.

Недостатки оптронов следующие:

1. Относительно большая потреб­
ляемая мощность, из-за того что дваж­
ды происходит преобразование энергии,
причем КПД этих преобразований не­
высок.

2. Невысокая температурная ста­
бильность и радиационная стойкость.

3. Заметное «старение», т. е. ухудше­
ние параметров с течением времени.

4. Сравнительно высокий уровень
собственных шумов.

5. Необходимость применения гиб­
ридной технологии вместо более удоб­
ной и совершенной планарной (в одном
приборе объединены источник и прием­
ник излучения, сделанные из разных
полупроводников).

Все эти недостатки устраняются в процессе развития оптронной техники.

Конструктивно в оптронах излуча­тель и приемник излучения помещаются

в корпус и заливаются оптически про­зрачным клеем (рис. 13.16). Для исполь­зования в гибридных микросхемах вы­пущены миниатюрные бескорпусные оптроны. Особую конструкцию имеют оптопары с открытым оптическим кана­лом. У них между излучателем и фото­приемником имеется воздушный зазор (рис. 13.17, а), в котором может переме­щаться светонепроницаемая преграда, например перфолента с отверстиями. С помощью перфоленты можно управ­лять световым потоком. В другом ва­рианте оптопар с открытым каналом световой поток излучателя попадает в фотоприемник, отражаясь от какого-либо объекта (рис. 13.17, б).

Рассмотрим различные типы опто­пар, отличающиеся друг от друга фото­приемниками.

Резисторные оптопары имеют в ка­честве излучателя сверхминиатюрную лампочку накаливания или светодиод, дающий видимое или инфракрасное излучение. Приемником излучения яв­ляется фоторезистор из селенида кадмия или сульфида кадмия для видимого излучения, а для инфракрасного — из селенида или сульфида свинца. Фото­резистор может работать как на посто­янном, так и на переменном токе. Для хорошей работы оптопары необходимо согласование излучателя и фоторезисто­ра по спектральным характеристикам.

Рис. 13.16. Принцип устройства оптопары

— излучатель; 2 — оптически прозрачный клей; 3 — фотоприемник

На рис. 13.18 схематически изображе­на резисторная оптопара (светодиод и фоторезистор), у которой выходная цепь питается от источника постоянного или переменного напряжения Е и имеет нагрузку R_H. Напряжение 1/_упр, подавае­мое на светодиод, управляет током в

Дата добавления: 2014-01-14