Электрическая модель оптрона
Рассмотрим динамическую модель диодной оптопары: во-первых, диодная оптопара содержит в своем составе 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 состоит из источника тока Iд, динамического сопротивления диода rдин (определяется сопротивлениями базы диода, омических контактов и выводов), сопротивления утечки rут и емкости диода Сд (в соответствии с рисунком 7.7, а. Источник тока Iд, управляемый напряжением U для излучающего диода обычно описывается выражением, соответствующим кусочно-линейной аппроксимации ВАХ диода (в соответствии с рисунком 7.7, б. Участок ВАХ диода для напряжений 0<U<U0 необходимо учитывать в излучающем диоде, из-за сильного влияния барьерной емкости диода Сбар1 при этих значениях напряжения U иногда для снижения значения Сбар1 вводят постоянное прямое напряжение смещения (в соответствии с рисунком 7.7, б). В качестве динамической модели излучающего диода обычно используют модель Эберса-Молла или зарядоуправляемую модель. Для модели Эберса-Молла имеем соответственно схеме замещения на рисунке 7.6,а. ; ; ; , (7.2) где jт = 0,026 В (при Т = 25°С); y = 0,7 ¸ 0,75 В. Рисунок 7.7 – Динамическая модель диодной аппаратуры: (а) и аппроксимация ВАХ излучающего диода (б)
Параметры модели I0, m, jт можно вычислить из условия аппроксимации статической ВАХ излучающего диода по выражению , (7.3) j = 1,2,3...,N. где Ij, Uj – соответствующие j-й экспериментальной точке ВАХ диода значения тока и напряжения диода; N – число экспериментальных точек. Вычисления проводят, например, методом наименьших квадратов. Модель фотоприемника для фотодиодного режима работы состоит из источника фототока Iф = kIIд, источника тока p-n – перехода, управляемого напряжением, I = I0ехр[(U/mjт)-1] и барьерной емкости фотодиода СБАР2. Следует подчеркнуть, что быстродействие оптопары заметно ограничивается барьерными емкостями СБАР1, СБАР2. Даже у малоинерционных излучающих диодов СБАР1 = (50 ¸ 200) пФ; значения емкости фотодиода СБАР2 существенно меньше (1 пФ ÷ 10 пФ), однако она заряжается малым током Iф, и ее влияние на скорость переключения оптопары также оказывается значительным. Параметры электрической изоляции оптопары описываются проходной емкостью Спр и сопротивлением изоляции rиз. Особенно важную роль в динамике работы оптопар играет емкость Спр. 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. Разновидностью оптронов является волстрон (в соответствии с рисунком 7.8). Это прибор, содержащий излучатель и фотоприемник, между которыми располагается волоконный световод (длина которого может составлять десятки-сотни метров), представляющий единую конструкцию. Рисунок 7.8 – Устройство волстрона
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|