ТИРИСТОРНЫЕ ОПТОПАРЫ ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
В тиристорныхоптопарах в качестве приемного элемента используется кремниевый фототиристор. Семейство вольтамперных характеристик фототиристорного оптрона представлено на рис. 7.13. Рис. 13 Свойства вольт-амперных Характеристик фототиристорного оптрона.
Фототиристор, как и обычный тиристор, имеетчетырех слойную структуру р-n-р-n. Конструктивно оптопара выполнена так, что основная часть излучения входного диода направлена навысокоомную базовую n-область фоторезистора. К крайним областям — аноду р и катоду n прикладывается внешнеевыходное напряжение плюсом к аноду. При облучении в n-базе генерируютсялары носителей заряда — электронов и дырок. Электрическим полем центрального (коллекторного) перехода междуn- и p-областями носители заряда разделяются. При этом электроны остаются в n-базе, а дырки попадают в p-базу. Происходит инжекция неосновных носителей заряда из крайних переходов структуры, называемых эмиттерными. Лавинообразное нарастание тока через структуру приводит к отпиранию тиристора. Все три перехода оказываются смещенными в прямом направлении, и падение напряжения на фототиристоре в отпертом состоянии оказывается небольшим. Фототиристор, так же как и фототранзистор, характеризуется большим внутренним усилением фототока. В отличие от фототранзистора, фототиристор остается включенным и после прекращения излучения входного диода. Таким образом, управляющий сигнал на тиристорнуюоптопару может подаваться только в течение короткого периода, необходимого для отпирания тиристора. Этим достигается существенное уменьшение энергии, потребной для управления тиристорнойоптопарой. Чтобы запереть тиристор, с него надо снять внешнее напряжение. Если тиристор включается в цепь переменного или пульсирующего напряжения, то выключение тиристора происходит при уменьшении напряжения и тока через тиристор до значения напряжения, при котором не может поддерживаться включенное состояние прибора. При отсутствии входного сигнала, что соответствует необлученному состоянию базовой n-области, через фототиристор протекает малый темновой ток утечки. Темновой ток сильно зависит от температуры. При повышении температуры на 10°С ток примерно удваивается. Тиристорныеоптопары используют в качестве ключей для коммутации больших токов и высоковольтных цепей как радиоэлектронного (U= 50...600 В, I= 0,1...10,0 А), так и электротехнического (U= 100. ..1300 В,I = 6...320 А) назначения. Время переключения тиристорныхоптопар составляет от десятков микросекунд до десятков миллисекунд. Достоинство этих приборов состоит в том, что, управляя значительными мощностями в нагрузке, они потребляют малую мощность цепями управления и поэтому совместимы по входу с интегральными микросхемами.
3. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка включает в себя лабораторный макет с диодным оптроном АОД101А и транзисторным оптроном CNY75.
4. Лабораторное задание
4.1. Измерить вольт-амперную, передаточную и временную характеристики диодного и транзисторного оптронов
5. Методические указания по выполнению работы
5.1. Подключить источник питания постоянного тока Б5-47 к входным клеммам диодного оптрона. Так же к входным клеммам подключить вольтметр В7-22А в режиме измерения тока. Установить на источнике питания значение тока на уровне 50мА. Изменяя напряжение в пределах от 0,5В до 1,5В с шагом 0,1В, снять значение входного тока оптрона. Полученные данные занести в таблицу 1 и построить зависимость . 5.2. Подключить источник питания постоянного тока Б5-47 к входным клеммам диодного оптрона. К выходным клеммам подключить вольтметр В7-22А в режиме измерения тока. Установить на источнике питания значение тока на уровне 50мА. Изменяя напряжение в пределах от 0,5В до 1,5В с шагом 0,1В, снять значение выходного тока оптрона. Полученные данные занести в таблицу 1 и построить зависимость . 5.3. Подключить источник питания постоянного тока Б5-47 к входным клеммам диодного оптрона. К выходным клеммам подключить вольтметр В7-22А в режиме измерения сопротивления. Установить на источнике питания значение тока на уровне 50мА. Изменяя напряжение в пределах от 0,5В до 1,5В с шагом 0,1В, снять значение выходного сопротивления оптрона. Полученные данные занести в таблицу 1 и построить зависимость . 5.4. Подключить генератор импульсов Г5-54 к входным клеммам диодного оптрона. К выходным клеммам подключить осциллограф С1-67. Установить на источнике питания значение тока на уровне 50мА. Определить длительность фронта и спад импульсной характеристики оптрона при изменении параметров импульсов: частоты – 100Гц, 1кГц, 10кГц, 100кГц, длительность – 10мкс, 100мкс, 1мс. Определить максимальную рабочую частоту оптрона. Полученные данные занести в таблицу 2. 5.5. Повторить п.п. 5.1-5.4 для транзисторного оптрона.
Таблица 1
Таблица 2
6. Содержание отчета Отчет должен содержать:
7. Контрольные вопросы 7.1. Что называется оптроном: а) прибор, использующий преобразование электрической энергии в оптическую; б) прибор, использующий преобразование оптической энергии в электрическую; в) прибор, использующий преобразование электрической энергии в оптическую и оптической в электрическую; г) прибор, использующий излучатель и фотоприемник, не связанные между собой?
7.2. Какое преобразование реализуется узлом оптрона, соответствующим номеру 1: а) преобразование электрического сигнала в электрический; б) преобразование электрического сигнала в оптический; в) преобразование оптического сигнала в электрический; г) преобразование оптического сигнала в оптический?
7.3. Какое преобразование реализуется узлом оптрона, соответствующим номеру 3 (см. рис. к вопросу 7.2):
а) преобразование электрического сигнала в электрический; б) преобразование электрического сигнала в оптический; в) преобразование оптического сигнала в электрический; г) преобразование оптического сигнала в оптический?
7.4. Какие оптроны могут иметь коэффициент передачи больше единицы: а) диодные; б) диодно-резисторные; в) диодно-транзисторные; г) тиристорные? 7.5. Какая емкость на схеме характеризует работу СИД при прямом включении: а)Cд1 б)Сд2; в);Сб2 г)Спр
7.6. Какая емкость на схеме к вопросу 7.5 характеризует работу ФД при прямом включении: а)Cд1 б)Сд2; в) ;Сб2 г) Спр
8. Список литературы 1 Игнатов А.Н. Оптоэлектроника и нанофотоника, - С-Пб., М., Краснодар:Лань-2011г.,-538с. Составители: И.И.Нуреев, В.В.Садчиков
Оптоэлектроника: Методические указания по выполнению лабораторной работы «Исследование характеристик оптронов» для студентов очной формы обучения/ Сост._______________
Предназначено для изучения студентами специальности 210400 и их специализаций по направлению «Радиотехника»
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|