Главная | Обратная связь

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТРОНА

Рассмотрим динамическую модель диодной оптопары: во-первых, диодная оптопара содержит два оптоэлектронных прибора — излучающий диод и фотоприемник (фотодиод), соответственно модель оптопары состоит из моделей компонентов; во-вторых, диодная оптопара в классе оптоэлектронных приборов обладает наилучшими параметрами изоляции и быстродействием, что определило ее широкое применение.

Динамическая модель излучающего диода, изображенная на рис. 7а, состоит из источника тока I_д, динамического сопротивления диода r_дин (определяется сопротивлениями базы диода, омических контактов и выводов), сопротивления утечки и емкости диода С_д.

Зависимость тока I_Д от управляющего напряжения U для излучающего диода обычно описывается выражением, соответствующим кусочно-линейной аппроксимации ВАХ диода, показанной на рис. 7б. Участок ВАХ диода для напряжений 0 <U<U₀необходимо учитывать в излучающем диоде из-за сильного влияния

Рис. 7 Динамическая модель диоднойоптопары (а) и аппроксимация ВАХ излучающего диода

барьерной емкости диода С_бар1. При этих значениях напряжения U иногда для снижения влияния С_бар1 вводят постоянное прямое напряжение смещения (см. рис. 7.7б).

В качестве динамической модели излучающего диода обычно используют модель Эберса-Молла или зарядоуправляемую модель.

Для модели Эберса-Молла имеем согласно схеме замещения (рис. 7.7а)

; ( 2)

; ( 3)

; (4)

; (5)

где =0,026 В (при Т= С); =0,7…0,75 В.

Параметры модели ,m, можно определить из условия аппроксимации статической ВАХ излучающего диода по выражению:

; (6)

где j-номер экспериментальной точки; j=1,2,3…….N; N-число экспериментальных точек; соответствующие j-й- экспериментальной точке ВАХ диода значения тока и напряжение диода.

Вычисления проводят, например, методом наименьших квадратов.

Модель фотоприемника для фотодиодного режима работы состоит из источника фототока , источника тока р-n-перехода, управляемого напряжением, и барьерной емкости фотодиода С_Б2.Следует подчеркнуть, что быстродействие оптопары заметно ограничивается барьерными емкостями С_Б1, С_Б2. Даже у малоинерционных излучающих диодов С_Б1 = 50...200 пФ; значения емкости фотодиода С_Б2 существенно меньше (1... 10 пФ), однако она заряжается малым током I_ф и ее влияние на скорость переключения оптопары также оказывается значительным.

Параметры электрической изоляции оптопары описываются проходной емкостью С_пр и сопротивлением изоляции r_из. Очень большую роль в динамике работы оптопар играет емкость С_пр. Емкостный ток в цепи изоляции оптопары зависит от скорости изменения напряжения как на входе оптопары, так и на выходе, т. е. возможна электрическая обратная связь через проходную емкость и соответственно ложное переключение или самовозбуждение устройства.

Рис. 8 Рисунок волстрона

Разновидностью оптронов является волстрон, изображенный на рис.8.Это прибор, содержащий излучатель и фотоприемник, между которыми располагается волоконный световод (длина которого может составлять десятки и сотни метров), представляющий единую конструкцию.