Оптрони

Поняття оптрона, види оптронів.

Оптрон (або оптопара, як його стали іменувати найближчим часом) конструктивно складається з 2-ух частин: випромінювача і фотоприймача, об`єднаних, зазвичай, в загальному герметичному корпусі.

Існує багато різновидів оптронів: резисторні, діодні, транзисторні, тиристорні. Ці найменування вказують на тип фотоприймача. В якості випромінювача зазвичай використовують напівпровідниковий світлодіод інфрачервоного випромінювання з довжиною хвилі в межах 0,9 ... 1,2 мкм. Вживають також світлодіоди червоного світіння, електролюмінісцентні випромінювачі і надмініатюрні лампи розжарювання.

Основне призначення оптронов - забезпечення гальванічної розв`язки між сигнальними ланцюгами. Виходячи з цього загальний принцип дії цих пристроїв, незважаючи на відмінність фотоприймачів, можна вважати схожим: вхідний електронний сигнал, що надходить на випромінювач, перетворюється в світловий потік, який, впливаючи на фотоприймач, змінює його провідність.

Якщо фотоприймачем служить фоторізістор, то його світлове опір стає в тисячі разів менше початкового (темнового), якщо фототранзистор - опромінення його бази робить такий же ефект, що і при подачі струму в базу обчних транцістора, і він розкривається.

У підсумку на виході оптрона формується сигнал, який в загальному випадку може бути і не схожий вхідному за формою, а вхідний і вихідний ланцюга виявляються гальванически не пов`язаними. Між вхідний і вихідний ланцюгами оптрона поміщена електропрочная прозора діелектрична маса (зазвичай органічний полімер), опір якої домагається 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ом.

Випускається індустрією оптронами привласнюють найменування виходячи з діючої системи позначень напівпровідникових пристроїв.

1-ша буква позначення оптрона (А) показує на початковий матеріал випромінювача - арсенід галію або жорсткий розчин галій-алюміній-миш`як, 2-а (О) означає підклас - оптрони- 3-тя показує, до якого різновиду відноситься прилад: Р - резисторний, Д - діодний, Т - транзисторний, У - тиристорний. Далі слідують числа, які означають номер розробки, і буква - ту чи іншу групу типу.

Випромінювач - безкорпусний світлодіод, - зазвичай, поміщають у верхній частині залізного корпусу, а в нижній - на крісталлодержателя - кріплять кристал кремнієвого фотоприймача, наприклад Фототиристори. Все місце між світлодіодом і Фототиристори заливають твердіє прозорою масою. Цю заливку покривають відображає всередину світлові промені шаром, який перешкоджає розсіюванню світла за кордону робочої зони.

Мало відрізняється від описаної конструкція резисторного оптрона. Тут у верхній частині залізного корпусу укріплена сверхминиатюрная лампа розжарювання, а в нижній - фоторезистор на базі селениста кадмію.

Фоторезистор виготовляють окремо, на вузькій підкладці з ситалла. На неї напилюють плівку з напівпровідникового матеріалу - селеніду кадмію, а потім - формотворчих електроди з струмопровідного матеріалу (наприклад алюмінію). До електродів приварюють вихідні висновки. Жорстке з`єднання лампи і підкладки між собою забезпечується затверділої прозорою масою.

Отвори в корпусі для висновків оптрона залиті склом. Герметичне з`єднання кришки і підстави корпусу забезпечено зварюванням. Вольт-амперна риса (ВАХ) тиристорного оптрона приблизно така ж, що і у одиночного тринистора. При відсутності вхідного струму (I = 0 - темновая риса) фототиристор може включитися тільки при дуже високому значенні прикладеного до нього прямого напруги (800 ... 1000 В). Тому що фактично додаток настільки величезної напруги неприпустимо, то ця крива має чисто теоретичний сенс.

Якщо прідожіть до Фототиристори пряме робоча напруга (від 50 до 400 В, залежно від типу оптрона), включення приладу може бути тільки при подачі вхідного струму, який наразі є керуючим.

Швидкість включення оптрона залежить від значення вхідного струму. Звичайні значення часу включення t = 5 ... 10 мкс. Час виключення оптрона пов`язано з процесом розсмоктування неосновних носіїв струму в переходах Фототиристори і залежить тільки від значення протікає вихідного струму. Реальне значення часу виключення знаходиться в межах 10 ... 50 мкс.

Найбільший і робочий вихідний струм фоторезісторного оптрона різко зменшується при збільшенні температури середовища вище 40 градусів за Цельсія. Вихідний опір цього оптрона до значення вхідного струму 4 мА остоется незмінним, а при подальшому збільшенні вхідного струму (коли яскравість світіння лампи розжарювання починає зростати) різко зменшується.

Крім описаних вище, є оптрони з так званим відкритим оптичним каналом. Тут освітлювачем служить світлодіод інфрачервоного випромінювання, а фотоприймачем можуть бути фоторезистор, фотодіод або фототранзистор. Відмінність цього оптрона в тому, що його випромінювання виходить назовні, відбивається від якого-небудь зовнішнього предмета і повертається в оптрон, до фотоприймача. В такому оптроні вихідним струмом може управляти не тільки вхідний струм, але також зміна положення зовнішньої поверхні, що відбиває.

У оптронов з відкритим оптичним каналом оптичні осі випромінювача і приймача розміщені або паралельно, або під невеликим кутом. Існує конструкції схожих оптронов з співвісним розташуванням оптичних осей. Такі прилади називають оптопреривателямі.

В даний час оптрони отримали широке застосування, особливо в цілях узгодження мікроелектронних логічних блоків, що містять можне дискретні елементи, з виконавчими пристроями (реле, електродвигунами, контакторами і ін.), Також для зв`язку між логічними блоками, які вимагають гальванічної розв`язки, модуляції незмінних і повільно змінюються напруг, перетворення прямокутних імпульсів в синусоїдальні коливання, управління можна лампами і високовольтними індикаторами.

Андрій повну

Школа для електрика