Главная | Обратная связь

ТРАНЗИСТОРНЫЕ ОПТОПАРЫ

Транзисторнаяоптопара с фотоприемным элементом изготавливается на базе фототранзистора. Обычно в оптопарах используются фототранзисторы с n-p-n-структурой на основе кремния, чувствительные к излучению с длиной волны около 1мкм. Излучателями служат арсенидогаллиевые диоды или диоды на тройном соединении, максимум спектрального излучения которых лежит вблизи области наибольшей чувствительности фототранзистора.

Семейство выходных характеристик транзисторной оптопары изображено на рис. 11.

Излучательный диод конструктивно расположен так, что большая часть света направляется на базовую область фототранзистора. Излучатель и приемник изолированы друг от друга оптически прозрачной средой.

Рис.11 Выходные характеристики

транзисторной оптопары

При отсутствии излучения в цепи коллектора фоторезистора, включенного по схеме с общим эмиттером, протекает обратный темновой ток, аналогичный по происхождению и характеристикам току в обычных биполярных транзисторах.

Обратный темновой ток существенно зависит от температуры. При повышении температуры на 10°С он увеличивается примерно в два раза. Для уменьшения темнового тока между выводами базы и эмиттера фоторезистора включается внешний резистор с сопротивлением 0,1... 1,0 МОм.

При облучении в базовой области генерируются пары «электрон-дырка» . Электроны вытягиваются из базы в сторону положительно заряженного коллектора, а дырки остаются в базе и создают положительный заряд. Это явление эквивалентно возникновению отпирающего тока базы транзистора, вследствие чего ток коллектора также увеличивается.

Соотношение токов базы и коллектора имеет вид: ; где -генерированный излучением фототок в базе фоторезистора.

Таким образом, фоторезистор обладает внутренним усилением фототока К. Наибольшим внутренним усилением обладают оптопары, использующие составные фототранзисторы — их коэффициент усиления фототока Кiможет превышать 1000 единиц, однако у них худшие показатели быстродействия. Быстродействие обычных диодно-транзисторных оптопар составляет t_п = 2...4мкс.

Оптопары можно характеризовать таким параметром, как добротность:

Для разных типов оптопар добротность остается постоянной в широком интервале значений входных токов. Добротность зависит от напряжения изоляции U_из. При U_из— 1... 5 кВQ= 0,1... 1 % мкс-¹.

Основные параметры и характеристики входной цепи транзисторной оптопары аналогичны параметрам диодных оптопар ввиду использования сходных излучателей. Выходные характеристики существенно отличаются от аналогичныхоптопар. Зависимость коэффициента передачи тока от входного тока отклоняется от линейной, причем тем больше , чем больше входной ток и лучше усилительные свойства фоторезистора.

Рис.12 Зависимость коэффициента передачи по току от входного тока для транзисторныхоптопар.

Типичные зависимости К_Тотвходного тока различных транзисторных оптопар приведены на рис. 12. Нелинейность характеристик объясняется тем, что коэффициент усиления транзистора зависит от тока базы и поэтому не является постоянной величиной.

При больших входных токах коэффициент передачи по току с повышением температурылинейно уменьшается, как и в случае диодных оптопар. В общем случае характер кривых Ki = f(T) определяетсязависимостью от температуры квантового выхода как светодиода, так и транзистора. Повышение температуры приводит к возрастанию инерционности транзисторныхоптопар. Одновременно увеличивается и темновой ток фотоприемника. Это особенно сильно сказывается в случае оптопар с составными фоторезисторами: при увеличении температуры с 25 до 100°Стемновой ток в них возрастает в 10⁴... 10⁵ раз, а в обычных оптопарах — в 10²...10³ раз.

Транзисторные оптопары находят применение в аналоговых и цифровых коммутаторах, оптоэлектронных реле, в линиях связи для гальванической развязки и др.