Optinės jungtys ir jų pritaikymas
Optronas (arba optronas, kaip neseniai buvo pradėtas vadinti) struktūriškai susideda iš dviejų elementų: emiterio ir fotodetektoriaus, paprastai sujungtų į bendrą sandarų korpusą.
Optronų yra daug tipų: rezistorių, diodų, tranzistorių, tiristorių. Šie pavadinimai nurodo fotodetektoriaus tipą. Kaip emiteris paprastai naudojamas puslaidininkinis infraraudonųjų spindulių šviesos diodas, kurio bangos ilgis yra 0,9–1,2 mikrono diapazone. Taip pat naudojami raudoni šviesos diodai, elektroliuminescenciniai spinduliai ir miniatiūrinės kaitinamosios lempos.
Pagrindinis optronų tikslas yra užtikrinti galvaninę izoliaciją tarp signalų grandinių. Remiantis tuo, bendras šių prietaisų veikimo principas, nepaisant fotodetektorių skirtumo, gali būti laikomas vienodu: į emiterį patenkantis įvesties elektros signalas paverčiamas šviesos srautu, kuris, veikdamas fotodetektorių, keičia jo laidumą. .
Jei fotodetektorius yra fotorezistorius, tada jo šviesos varža tampa tūkstančius kartų mažesnė už pradinę (tamsiąją) varžą, jei fototranzistorius - jo pagrindo apšvitinimas sukuria tokį patį efektą kaip tada, kai į pagrindą tiekiama srovė įprastinis tranzistoriusir atsidaro.
Dėl to optrono išėjime susidaro signalas, kuris apskritai gali būti ne identiškas įėjimo formai, o įvesties ir išvesties grandinės nėra galvaniškai sujungtos. Tarp optrono įvesties ir išvesties grandinių dedama elektriškai stipri skaidri dielektrinė masė (dažniausiai organinis polimeras), kurios varža siekia 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 omų.
Pramonėje gaminami optronai pavadinti pagal dabartinę puslaidininkinių įrenginių žymėjimo sistemą.
Pirmoji optrono žymėjimo raidė (A) nurodo pradinę emiterio medžiagą – galio arsenidą arba kietą galio-aliuminio-arseno tirpalą, antroji (O) – poklasį – optroną; trečiasis rodo, kuriam tipui įrenginys priklauso: P — rezistorius, D — diodas, T — tranzistorius, Y — tiristorius. Toliau yra skaičiai, reiškiantys raidos numerį, ir raidė - tos ar kitos rūšies grupė.
Optinio ryšio įrenginys
Emiteris – neapvyniotas šviesos diodas – dažniausiai dedamas viršutinėje metalinio korpuso dalyje, o apatinėje dalyje, ant krištolo laikiklio, yra sustiprintas silicio fotodetektorius, pavyzdžiui, fototiristorius. Visas tarpas tarp šviesos diodo ir fototiristoriaus užpildytas stingstančia skaidria mase. Šis užpildas yra padengtas sluoksniu, kuris atspindi šviesos spindulius į vidų, kuris neleidžia šviesai sklisti už darbo zonos ribų.
Šiek tiek kitoks dizainas nei aprašyta rezistorinė optinė jungtis... Čia metalinio korpuso viršutinėje dalyje sumontuota miniatiūrinė lempa su kaitriniu siūlu, o apatinėje - fotorezistorius kadmio seleno pagrindu.
Fotorezistorius gaminamas atskirai, ant plono sitalinio pagrindo. Ant jos užpurškiama puslaidininkinės medžiagos kadmio selenido plėvelė, po kurios susidaro elektrodai iš laidžios medžiagos (pvz., aliuminio). Išvesties laidai privirinami prie elektrodų. Standžią jungtį tarp lempos ir pagrindo užtikrina sukietėjusi skaidri masė.
Skylės korpuse optronų laidams užpildytos stiklu. Tvirtas dangtelio ir korpuso pagrindo sujungimas užtikrinamas suvirinant.
Tiristoriaus optrono srovės įtampos charakteristika (CVC) yra maždaug tokia pati kaip ir vieno tiristorius… Nesant įėjimo srovės (I = 0 – tamsi charakteristika), fototiristorius gali įsijungti tik esant labai didelei jam tiekiamai įtampai (800…1000 V). Kadangi tokios aukštos įtampos taikymas praktiškai nepriimtinas, ši kreivė turi grynai teorinę prasmę.
Jei fototiristoriui taikoma tiesioginė darbinė įtampa (nuo 50 iki 400 V, priklausomai nuo optrono tipo), įrenginį galima įjungti tik tada, kai tiekiama įvesties srovė, kuri dabar yra varomoji.
Optronos perjungimo greitis priklauso nuo įėjimo srovės vertės. Įprasti perjungimo laikai yra t = 5 … 10 μs. Optronos išjungimo laikas yra susijęs su mažumos srovės nešėjų rezorbcijos procesu fototiristoriaus sandūrose ir priklauso tik nuo tekančios išėjimo srovės vertės.Tikroji suveikimo laiko reikšmė yra 10…50 μs intervale.
Fotorezistoriaus optrono maksimali ir darbinė išėjimo srovė smarkiai sumažėja, kai aplinkos temperatūra pakyla virš 40 laipsnių Celsijaus. Šio optrono išėjimo varža išlieka pastovi iki 4 mA įėjimo srovės vertės, o toliau didėjant įėjimo srovei (kai kaitinamosios lempos ryškumas pradeda didėti) ji smarkiai sumažėja.
Be aukščiau aprašytųjų, yra optronų su vadinamuoju atviru optiniu kanalu... Čia šviestuvas yra infraraudonųjų spindulių šviesos diodas, o fotodetektoriumi gali būti fotorezistorius, fotodiodas ar fototranzistorius. Skirtumas tarp šio optrono yra tas, kad jo spinduliuotė užgęsta, atsispindi kažkokio išorinio objekto ir grįžta į optroną, į fotodetektorių. Tokiame optrone išėjimo srovę galima valdyti ne tik įėjimo srove, bet ir keičiant išorinio atspindinčio paviršiaus padėtį.
Atviro optinio kanalo optronuose emiterio ir imtuvo optinės ašys yra lygiagrečios arba nedideliu kampu. Yra tokių optinių jungčių su bendraašėmis optinėmis ašimis konstrukcijų. Tokie įrenginiai vadinami optronais.
Otronų taikymas
Šiuo metu optronai yra plačiai naudojami, ypač norint sujungti galingus diskrečius elementus turinčius mikroelektroninius loginius blokus su pavaromis (relėmis, elektros varikliais, kontaktoriais ir kt.), taip pat ryšiui tarp loginių blokų, kuriems reikalinga galvaninė izoliacija, pastovių ir lėtai kintančių moduliacija. įtampos, konvertavimas stačiakampiai impulsai sinusoidiniuose virpesiuose, galingų lempų ir aukštos įtampos indikatorių valdymas.