Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Обычно удельная чувствительность составляет несколько сатен нли тысяч микроампер на вольт-люмен. Фогорезисторы имеют линейную вольт-амперную н нелинейную энергетическую характеристику (рис.б 8). К параметрам фоторезисторов относятся также максимальное допустимое напряжение (до 600В), кратность изменения сопротивления, температурный коэффициент фототока. 0 б) Рис 6.8. ВАХ(а) и энергетическая (б) характеристика фоторезистора 82 .:;::1', К недостаткам фоторезисторов следует отнести значительную зависи- 'Мйцсэь сопротивления от температуры, большую инерционность и значитель- :~~4! уровень собственных шумов.
6.4. Фотодиоды фотодиоды представляют собой полупроводниковые диоды„в которых '~)нтя)ьзуется зависимость обратного тока от светового потока. Такой режим : фб!зты называется фотодиодным (рис. 6.9). Вольт-амперные характеристики йвдтфптодззодного режима приведены на рис. 6.! О /! !1 !!! //! / ! ! / / / ы Рис. 6.10. Вольт-амперные характеристики фотодиода для фотоднодното режима ,'Рис, 6.9. Схема включения фотодиода для работы в фотодиодном режиме 83 - ' 'Бели светового потока нет, то через фотодиод протекаьч начальный ток /„ .';,Ж(зт9рьтй называют темновым. Под действием светового потока ток в диоде , 'Фвэрчвстаоти характеристика располагается выше.
Чем больше световой поток, -, э/окоольше ток. Повышение обратного напряжения на диоде незначительно !~хфййчнваот ток. При некотором напряжении возникает электрический про о(1зьтйт/рнховые участки характеристик). Энергетические характеристики фо. Ф~ьиода линейны и мало зависят от напряжения (рис. 6,11). -'' 'Йитегральная чувствительность фотодиода обычно составляет десятки :мйзз/)иампер на люмен. инерционность фотодиодов невелика, они могут рабо"/И3ь ив частотах до сотен мегагерц.
Фотодиоды, работающие в режиме фотогенератора (фотогальваничес ',,~3ЗМим), служат для преобразования энергии излучения в электрическую з~ФФйю. По существу, они представляют собой фотодцоды, работающие без ~~Фтэвтинна внешнего напряжения и создающие собственную ЭДС под дей "'9йФоизвучения.
Схема включения диода в фотогенераторном режиме и за~ЫйФМчеть фото-ЭДС от светового потока приведены на рис.6.12, 6.13. Ее, МИВ 500 Рис. 6 ! ! Энергетические чоо характеристики фогодиода зоо гоо Д 1оо оя ои оо а,а по ф,лм Рис. 6.12. Схема включения диода Рис. 6.13 Зависимость фото-ЭДС в фогогенераторном режиме от светового потока При облучении фотодиода на его выводах возникает разность потенциалов, которую называют фото-ЭДС. С увеличением светового потока фото- ЭДС растет по нелинейному закону, ее значение может достигап нескольких десятых долей вольта.
В настоящее время важное значение имеют кремниевые фотоэлементы, используемые в качестве солнечных преобразователей. Они преобразуют энергию солнечных лучей в электрическую, и ЭДС их достигает 0.5 В. Из таких элементов путем последовательного и параллельного соединения создаются солнечные батареи, которые обладают сравнительно высоким КПД (до 20%) и могут развивать мощность до нескольких киловатт. Пока энергия, вырабатываемая солнечными элементами, примерно в 50 раз дороже энергии, получаемой из угля, нефти или урана. Ожидается, что эта величина будет снижаться.
Солнечные батареи из кремниевых фотодиодов — это основные источники питания на искусственных спутниках Земли, космических корабллх, автоматических метеостанциях и др В южных странах солнечные батареи повсеместно используются для генерации электроэнергии для бытовых нужд. Практическое применение солнечньгх батарей непрерывно расщиряется.
б.б.Фототранзиеторы н фототнрнсторы Значительно выше по сравнению с фстодиодами интегральная чувстви,~фвиость у фототранзисторов. Биполярный фотагранзистор представляет арфой обычный транзистор, но в корпусе его сделано прозрачное «окно», через ~~ос световой поток может воздействовать на область базы Фототранзисторы можно рассматривать как комбинацию фогодиода и .';ар»)ьнзнстора. Это позволяет одновременно с преобразованием световой энер ззьн в электрическую осуществлять усиление фототока. На вход транзистора ;як)х1но подавать оптический и электрический сигналы.
Напряжение питания йв фототранзистор подают как и на обычный транзистор (рис,6.14, а), однако цд'Может работать и с отключенным выводом базы 1рис.6.14, б). Такое вклю ,:.чйнне называется включением с плавающей базой и характерно только для ййзи)о'пта приборов. При этом транзистор находится в активном режиме, хян4зне к границе отсечки При расчетах схем фототранзисторы можно рассматривать как обычные т)хщвнсторы, на вход которых подается электрический сигнал, эквивалентный яьттическому.
Вольт-амперные характеристики фоплранзнсторов (рнс.6.14, в) й1ё3югнчны выходным характеристикам обычных транзисторов. Их темновой тазг«'значительно больше, чем у фотодиодов, но н интегральная чувствитель щсть выше :,:.'." - . "Основным недостатком этих приборов является значительно меньшая гра'н1взйая частота по сравнению с фотодиодами, что ограничивает их примене .
ййв,в,оптоволоконных системах. Кроме того, они имеют значительный уро Й зйььшумов и сильную температурную зависимость темпового тока ' Фототиристоры — это полупроводниковые приборы, пролет авляю шие '. бабоймногослойную полупроводниковую структуру, включаемую светом. Они йрз»м»еняются для коммутации световым сигналом электрических си~палов +Е, ~Ек 1 б) а) Рис. 6.14. Фототранзистор 85 большой мощности. Принцип действия фоютиристора аналогичен обычному тиристору, но увеличение коэффициента передачи достигается за счет его освещения, для чего в корпусе имеется специальное окно для прохождения света Как и фототранзистор, фототиристор управляется как световым потоком, так и электрическзьч током.
Физические процессы включения и выключения фототиристора при подаче управляющих световых сигналов аналогичны процессам в обычном тиристоре, управляемом импульсами тока. Фототиристоры расширяют области применения силовых полупроводниковых переключателей и позволяют упростить многие схемы устройств автоматики и вычислительной техники. б.б. Оптроны Оптрон — это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения„имеющие между собой оптическую связь. В источнике излучения электрические сигналы преобразуются в световые, которые воздействуют на фотоприемник и создают в нем снова электрические сигналы Оптрон с одним излучателем и приемником называется оптопарой.
Микросхема, состоящая из одной или нескольких с дополнительными согласующими и усилительными устройствами, называется оптоэлектронной интегральной микросхемой На входе и выходе оптрона всегда имеются электрические сигналы, а связь входа с выходом осуществляется световыми сигналами, Цепь излучателя является управляющей, а цепь присмнгша — управляемой.
Конструкп1вно в оптронах излучатель и приемник излучения помещены в один корпус и связаны оптическььч каналом. Все достоинства и недостатки оптоэлектронных приборов относятся и к оптронам. Самое главное назначение оптронов — передача сигналов с помощью светового потока и гальваническая развязка электрических цепей. Рассмотрим различные типы оптронов, отличающиеся друг ст друга фотоприемниками. Резистивные оптопары имеют в качестве излучателя светодиод, дающий видимое или инфракрасное излучение Приемником излучения является фоторезистор, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.
На рис,б.15 схематически изображена резисторная оптопара, у которой выходная цепь питается от источника постоянного или переменного напряжения Е и имеет нагрузку йн Напряжение У~, подаваемое на светодиод, управляет током в нагрузке. Цепь управления изолирована от фоторезистора, который может быть включен в цепь относительно высокого напряжения.
86 Е Рис. 6.15. Схема включения резисторной оптопары В качестве параметров резисторных оптопар обычно указываются мак . " 'нйагальиме токи и напряжения на входе и выходе, выходное сопротивление '.щйь нормальной работы и темповое сопротивление, сопротивление изоляайьн н максимальное напряжение изоляции между входом и выходом, прозфдйая емкость, время включения и выключения, характеризующее инерци йнйость прибора.
Важнейшая характеристика оптопары — входная вольт-амййаная и передаточная. Последняя показывает зависимость выходного со- 'двотзивления от входного тока В качестве примера резистарного оптрона можно привести оптрон 'ФЗТ5СЗ для аудноприложений производства фирмы Ъас1ес, имеющий харак йаьнстнкн: диапазон изменения сопротивления — 1.5кОм — 10МОм, макси - .~фльный ток светодиода — 40мА, напряжение изоляции — 2.5кВ = ф Фотоэлемент Рис. 6.16. Резисторный оптрон ЪТЬ5СЗ Резисторные оптроны применяются для схем автоматического регули ' .'1й1вайня усиления, связи между каскадами, управления бесконтактными де-лателями напряжения„модуляции сигналов, формирования различных сигай1дба Н т.д Диодные оптопары (рис. 6.17, а) имеют обычно кремниевый фотодиод и .фйфракрасный арсенидо-галлиевый светодиод.
Фогодиод может работать в фо . х4йейераторном режиме, создавая фото-ЭДС до 0.8 В, или в фогодиодном ре яяйагеех Многоканальные диодные оптопары имеют в одном корпусе несколько :;~йдлрпар. ФФ ФФЮОБФФ%3 ~ Рис. 6.17. Различные виды оптопар 87 Рис. 6.18. Счетверенный транзисторный оптрон РС847 Рис. 6.19. Фотосимистор 1Ь 420 Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор (рис.6.17, е) и примениотся в ключевых режимах. Основная область использования — схемы для формирования мощных импульсов, управления мощными тиристорами, управление и коммутации различных устройств с мощными нагрузками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
