Optilised pistikud ja nende rakendused
Optronid (või optronid, nagu seda hiljuti hakati nimetama) koosneb struktuurilt kahest elemendist: emitterist ja fotodetektorist, mis on reeglina ühendatud ühisesse suletud korpusesse.
Optosidreid on mitut tüüpi: takisti, diood, transistor, türistor. Need nimetused näitavad fotodetektori tüüpi. Emitertina kasutatakse tavaliselt pooljuht-infrapuna-LED-i, mille lainepikkus jääb vahemikku 0,9…1,2 mikronit. Kasutatakse ka punaseid LED-e, elektroluminestseeruvaid emittereid ja miniatuurseid hõõglampe.
Optronide peamine eesmärk on tagada signaaliahelate vahel galvaaniline isolatsioon. Sellest lähtuvalt võib nende seadmete üldist tööpõhimõtet vaatamata fotodetektorite erinevusele pidada samaks: emitterisse saabuv sisend elektriline signaal muundatakse valgusvooks, mis fotodetektorile mõjudes muudab selle juhtivust. .
Kui fotodetektor on fototakisti, siis selle valgustakistus muutub tuhandeid kordi väiksemaks algsest (tume)takistusest, kui fototransistor — selle aluse kiiritamine annab sama efekti kui alusele voolu andmisel tavaline transistorja avaneb.
Selle tulemusena moodustub optroni väljundis signaal, mis üldiselt ei pruugi olla identne sisendi kujuga ning sisend- ja väljundahelad ei ole galvaaniliselt ühendatud. Elektriliselt tugev läbipaistev dielektriline mass (tavaliselt orgaaniline polümeer) asetatakse optroni sisend- ja väljundahelate vahele, mille takistus ulatub 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 oomi.
Tööstuses toodetud optronid on nimetatud praeguse pooljuhtseadmete tähistussüsteemi alusel.
Optroni tähise esimene täht (A) tähistab emitteri lähtematerjali – galliumarseeni või gallium-alumiinium-arseeni tahket lahust, teine (O) tähendab alamklassi – optroni; kolmas näitab, millisesse tüüpi seade kuulub: P — takisti, D — diood, T — transistor, Y — türistor. Järgmisena on numbrid, mis tähistavad arenduse numbrit, ja täht - see või teine tüübirühm.
Optosidendi seade
Emitter — pakkimata LED — asetatakse tavaliselt metallkorpuse ülemisse ossa ja alumises osas, kristallihoidikul, tugevdatud ränist fotodetektor, näiteks fototüristor. Kogu LED-i ja fototüristori vaheline ruum on täidetud tahkuva läbipaistva massiga. See täidis on kaetud valguskiiri sissepoole peegeldava kihiga, mis takistab valguse hajumist väljaspool tööpiirkonda.
Kirjeldatud takisti optilisest sidurist veidi erinev disain... Siin on metallkorpuse ülemisse ossa paigaldatud hõõgniidiga miniatuurne lamp ja alumisse ossa kaadmiumseleeni baasil fototakisti.
Fototakisti toodetakse eraldi, õhukesele sitaalalusele. Sellele pihustatakse pooljuhtmaterjali kaadmiumseleniidi kile, mille järel moodustuvad juhtivast materjalist (nt alumiiniumist) elektroodid. Väljundjuhtmed keevitatakse elektroodide külge. Lambi ja aluse vahelise jäiga ühenduse tagab karastatud läbipaistev mass.
Korpuses olevad augud optroni juhtmete jaoks on täidetud klaasiga. Katte ja korpuse põhja tihe ühendus tagatakse keevitusega.
Türistori optroni voolu-pinge karakteristikud (CVC) on ligikaudu samad kui üksikul türistor… Sisendvoolu puudumisel (I = 0 — tume karakteristik) saab fototüristor sisse lülituda ainult sellele rakendatud pinge väga kõrgel väärtusel (800 … 1000 V). Kuna nii kõrge pinge rakendamine on praktiliselt vastuvõetamatu, on see kõver puhtalt teoreetiline.
Kui fototüristorile on rakendatud otsene tööpinge (50–400 V, olenevalt optroni tüübist), saab seadet sisse lülitada ainult siis, kui toidetakse sisendvoolu, mis on nüüd juhtiv.
Optroni lülituskiirus sõltub sisendvoolu väärtusest. Tüüpilised lülitusajad on t = 5 … 10 μs. Optronide väljalülitusaeg on seotud vähemusvoolukandjate resorptsiooni protsessiga fototüristori ristmikel ja sõltub ainult voolava väljundvoolu väärtusest.Väljalülitusaja tegelik väärtus jääb vahemikku 10…50 μs.
Fotoresistori optroni maksimaalne ja töötav väljundvool vähenevad järsult, kui ümbritseva õhu temperatuur tõuseb üle 40 kraadi Celsiuse järgi. Selle optroni väljundtakistus jääb konstantseks kuni sisendvoolu väärtuseni 4 mA ja sisendvoolu edasise suurenemisega (kui hõõglambi heledus hakkab suurenema) väheneb see järsult.
Lisaks eelpool kirjeldatutele on olemas nn avatud optilise kanaliga optronid... Siin on illuminaatoriks infrapuna LED ja fotodetektoriks võib olla fototakisti, fotodiood või fototransistor. Selle optroni erinevus seisneb selles, et selle kiirgus kustub, peegeldub mõnelt väliselt objektilt ja naaseb optroni, fotodetektorisse. Sellise optroni puhul saab väljundvoolu juhtida mitte ainult sisendvooluga, vaid ka välise peegeldava pinna asendi muutmisega.
Avatud optilise kanali optronides on emitteri ja vastuvõtja optilised teljed paralleelsed või väikese nurga all. Selliseid koaksiaalsete optiliste telgedega optroneid on olemas. Selliseid seadmeid nimetatakse optronideks.
Otronite rakendamine
Praegu kasutatakse optroneid laialdaselt eelkõige võimsaid diskreetseid elemente sisaldavate mikroelektrooniliste loogikaplokkide kombineerimiseks täiturmehhanismidega (releed, elektrimootorid, kontaktorid jne), samuti galvaanilist isolatsiooni vajavate loogikaplokkide vaheliseks suhtluseks, konstantsete ja aeglaselt muutuvate modulatsioonidega. pinged, muundamine ristkülikukujulised impulsid sinusoidaalsetes võnkumistes võimsate lampide ja kõrgepinge indikaatorite juhtimine.