Понятие оптрона, виды оптронов.

Оптрон (либо оптопара, как его стали именовать в ближайшее время) конструктивно состоит из 2-ух частей: излучателя и фотоприемника, объединенных, обычно, в общем герметичном корпусе.

Существует много разновидностей оптронов: резисторные, диодные, транзисторные, тиристорные. Эти наименования указывают на тип фотоприемника. В качестве излучателя обычно используют полупроводниковый светодиод инфракрасного излучения с длиной волны в границах 0,9…1,2 мкм. Употребляют также светодиоды красноватого свечения, электролюминесцентные излучатели и сверхминиатюрные лампы накаливания.

Основное предназначение оптронов — обеспечение гальванической развязки меж сигнальными цепями. Исходя из этого общий принцип деяния этих устройств, невзирая на различие фотоприемников, можно считать схожим: входной электронный сигнал, поступающий на излучатель, преобразуется в световой поток, который, воздействуя на фотоприемник, изменяет его проводимость.

Если фотоприемником служит фоторизистор, то его световое сопротивление становится в тыщи раз меньше начального (темнового), если фототранзистор — облучение его базы делает таковой же эффект, что и при подаче тока в базу обчного транцистора, и он раскрывается.

В итоге на выходе оптрона формируется сигнал, который в общем случае может быть и не схож входному по форме, а входная и выходная цепи оказываются гальванически не связанными. Меж входной и выходной цепями оптрона помещена электропрочная прозрачная диэлектрическая масса (обычно органический полимер), сопротивление которой добивается 10^9…10^12 Ом.

Выпускаемым индустрией оптронами присваивают наименование исходя из действующей системы обозначений полупроводниковых устройств.

1-ая буковка обозначения оптрона (А) показывает на начальный материал излучателя — арсенид галлия либо жесткий раствор галлий-алюминий-мышьяк, 2-ая (О) значит подкласс — оптроны; 3-я показывает, к какой разновидности относится прибор: Р — резисторный, Д — диодный, Т — транзисторный, У — тиристорный. Дальше следуют числа, которые означают номер разработки, и буковка — ту либо иную группу типа.

Излучатель — бескорпусный светодиод, — обычно, помещают в высшей части железного корпуса, а в нижней — на кристаллодержателе — крепят кристалл кремниевого фотоприемника, к примеру фототиристора. Все место меж светодиодом и фототиристором заливают твердеющей прозрачной массой. Эту заливку покрывают отражающим вовнутрь световые лучи слоем, который препятствует рассеянию света за границы рабочей зоны.

Не достаточно отличается от описанной конструкция резисторного оптрона. Тут в высшей части железного корпуса укреплена сверхминиатюрная лампа накаливания, а в нижней — фоторезистор на базе селенистого кадмия.

Фоторезистор изготавливают раздельно, на узкой подложке из ситалла. На нее напыляют пленку из полупроводникового материала — селенида кадмия, а потом — формообразующие электроды из токопроводящего материала (к примеру алюминия). К электродам приваривают выходные выводы. Жесткое соединение лампы и подложки меж собой обеспечивается затвердевшей прозрачной массой.

Отверстия в корпусе для выводов оптрона залиты стеклом. Герметичное соединение крышки и основания корпуса обеспечено сваркой. Вольт-амперная черта (ВАХ) тиристорного оптрона приблизительно такая же, что и у одиночного тринистора. При отсутствии входного тока (I=0 — темновая черта) фототиристор может включиться только при очень высочайшем значении приложенного к нему прямого напряжения (800…1000 В). Потому что фактически приложение настолько огромного напряжения неприемлимо, то эта кривая имеет чисто теоретический смысл.

Если придожить к фототиристору прямое рабочее напряжение (от 50 до 400 В, зависимо от типа оптрона), включение прибора может быть только при подаче входного тока, который сейчас является управляющим.

Скорость включения оптрона находится в зависимости от значения входного тока. Обычные значения времени включения t=5…10 мкс. Время выключения оптрона связано с процессом рассасывания неосновных носителей тока в переходах фототиристора и зависит только от значения протекающего выходного тока. Реальное значение времени выключения находится в границах 10…50 мкс.

Наибольший и рабочий выходной ток фоторезисторного оптрона резко миниатюризируется при увеличении температуры среды выше 40 градусов по цельсия. Выходное сопротивление этого оптрона до значения входного тока 4 мА остоется неизменным, а при предстоящем увеличении входного тока (когда яркость свечения лампы накаливания начинает возрастать) резко миниатюризируется.

Не считая обрисованных выше, есть оптроны с так именуемым открытым оптическим каналом. Тут осветителем служит светодиод инфракрасного излучения, а фотоприемником могут быть фоторезистор, фотодиод либо фототранзистор. Отличие этого оптрона в том, что его излучение выходит наружу, отражается от какого-нибудь наружного предмета и ворачивается в оптрон, к фотоприемнику. В таком оптроне выходным током может управлять не только лишь входной ток, но также изменение положения наружной отражающей поверхности.

У оптронов с открытым оптическим каналом оптические оси излучателя и приемника размещены или параллельно, или под маленьким углом. Существует конструкции схожих оптронов с соосным расположением оптических осей. Такие приборы именуют оптопрерывателями.

В текущее время оптроны получили обширное применение, в особенности в целях согласования микроэлектронных логических блоков, содержащих можные дискретные элементы, с исполнительными устройствами (реле, электродвигателями, контакторами и др.), также для связи меж логическими блоками, требующими гальванической развязки, модуляции неизменных и медлительно изменяющихся напряжений, преобразования прямоугольных импульсов в синусоидальные колебания, управления можными лампами и высоковольтными индикаторами.

Андрей Повный

Школа для электрика