КЛАССИФИКАЦИЯ И ПАРАМЕТРЫ ОПТРОНОВ
Одним из основных элементов оптоэлектронных цепей является оптрон, представляющий собой оптически связанную пару из электрически управляемого источника оптического излучения и фотоприемника, электрические характеристики которого могут изменяться в довольно широких пределах в зависимости от интенсивности излучения. В основу классификации оптронов могут быть положены различные критерии. Оптроны можно классифицировать по основному функциональному назначению. При этом различают три типа оптронов: · оптроны с внешней оптической и внутренней электрической связями ,предназначенные для усиления и преобразования излучения; · оптроны с внутренней оптической связью, используемые в качестве переменных сопротивлений; · оптроны с электрической связью, используемые в качестве ключевых элементов. Другим критерием для классификации оптронов может служить тип используемого фотоприемника, выбором которого в основном определяются параметры оптронов. По этому критерию оптроны подразделяются на четыре вида, изображенные на рис. 6: использующие фотодиоды (рис. 6а); одиночные фототранзисторы (рис. 6б); составные фототранзисторы (рис. 6в); фототиристоры (рис. 6г) и фоторезисторы (рис.6д). К основным параметрам оптрона относятся: коэффициент передачи тока, сопротивление развязкой быстродействие.
Рис .6 Условные обозначения оптопар.
Коэффициент передачи токаKIопределяется как отношение тока на выходе оптрона к току на входе:
где квантовая эффективность излучателя, определяемая отношением числа излученных квантов Nuк числу электронов, прошедших через р-n-переход излучателя; Кп — коэффициент, характеризующий передачу света от излучателя к фотоприемнику; Увеличение коэффициента передачи является одной из основных задач при конструировании оптронов, поэтому целесообразно проследить возможность повышения каждой его составляющей. Увеличение квантовой эффективности излучателя может быть достигнуто повышением доли излучательных переходов в процесс рекомбинации, что связано: · с совершенствованием структуры и повышением чистоты полупроводникового материала; · с использованием для излучателей непрямозонных полупроводников, в которых процесс излучательной рекомбинации связан с наличием мелких рекомбинационных центров, силу чего излучаются кванты, энергия которых меньше энергии, соответствующей ширине запрещенной зоны полупроводника, и, следовательно,вероятность поглощения которых в полупроводнике существенно снижается; · с использованием кристаллов специальной формы (например, полусферической) и покрытий с коэффициентами преломления, близкими к коэффициенту преломления полупроводника, для снижения потерь, связанных с полным внутренним отражением на границе раздела «полупроводник — окружающая среда». Эффективность фотоприемника определяется его электрофизическими и структурно-топологическими параметрами. Выбор оптимального сочетания этих параметров при конструировании фотоприемника с учетом требований к его спектральной характеристике позволяетповысить эффективность Повышение К состоит в уменьшении зазора между излучателем и фотоприемником и в оптимальном выборе оптической среды между ними. Кроме того, повышение К может быть достигнуто снижением коэффициента отражения на границе оптической среды и фотоприемника за счет нанесения просветляющего слоя. Показатель преломления слоя псдолжен быть равен Увеличение Gдостигается, если на одном кристалле с фотоприемником изготавливается усилитель. В простейшем случае это один дополнительный транзистор к фототранзистору (схема Дарлингтона). Таблица.1 Необходимо учитывать, что обычно увеличение ведет к снижению быстродействия и ухудшению температурной стабильности. Более полное представление о коэффициенте передачи тока дает передаточная характеристика для одного из типов оптронов.
Основные характеристики оптронов представлены в табл. 1, где быстродействие оптронов характеризуется суммарным временем включения и выключения. Резисторные оптроны принято характеризовать не коэффициентом передачи, а отношением темнового сопротивления резистора RTи сопротивления при освещении Roc. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|