광커플러. 광커플러의 설계 및 작동 원리

광커플러를 만들고 사용한다는 아이디어는 Loebner E. E.의 작품 "광전자 장치 네트워크"가 요소 간 광학 및 전기 연결을 통해 광 신호를 증폭하고 스펙트럼 변환할 수 있는 일련의 장치를 제안했던 1955년으로 거슬러 올라갑니다. 쌍안정 광커플러, 광전자 정보 축적 및 저장 장치, 논리 회로, 시프트 레지스터 등 두 가지 안정 상태를 갖는 장치를 생성합니다. 영어 "광전자 장치"의 약어로 형성된 "광 커플러"라는 용어도 제안되었습니다.

이 연구에 설명된 광커플러는 원리를 완벽하게 설명하지만 산업적 구현에는 부적합한 것으로 판명되었습니다. 왜냐하면 비효율적이고 관성인 분말 전계발광 커패시터(방출기) 및 포토레지스터(수신기)와 같은 불완전한 기본 베이스를 기반으로 했기 때문입니다. 장치의 가장 중요한 작동 특성도 불완전했습니다. 매개 변수의 저온 및 일시적인 안정성, 기계적 응력에 대한 저항력이 부족했습니다. 그렇기 때문에. 처음에 광커플러는 기술에 적용할 수 없는 흥미로운 과학적 성과로만 남아 있었습니다.

60년대 중반에 와서야 반도체 발광 다이오드와 p-n 접합을 갖춘 기술적으로 진보된 고효율 고속 실리콘 광검출기(포토다이오드 및 포토트랜지스터)가 개발되면서 현대 광커플러 기술의 기본 기반이 만들어지기 시작했습니다. 70년대 초, 세계 주요 국가의 광커플러 생산은 전자 기술의 중요하고 빠르게 발전하는 분야가 되었으며, 전통적인 마이크로 전자 공학을 성공적으로 보완했습니다.

기본 정의

광커플러는 소스와 방사선 수신기(발광체 및 광검출기)가 하나 또는 다른 유형의 광학 및 전기 연결을 통해 구조적으로 서로 연결되어 있는 광전자 장치입니다.

모든 유형의 광커플러의 작동 원리는 다음을 기반으로 합니다. 방출기에서는 전기 신호의 에너지가 빛으로 변환되고, 광검출기에서는 반대로 빛 신호가 전기적 반응을 일으킵니다.

실제로는 방출기에서 광검출기까지 직접적인 광학 연결을 갖는 광커플러만 널리 보급되었으며 일반적으로 이러한 요소 간의 모든 유형의 전기 통신은 제외됩니다.

구조 다이어그램의 복잡성 정도에 따라 광커플러 제품 간에 두 개의 장치 그룹이 구별됩니다. 광커플러("기본 광커플러"라고도 함)는 입력과 출력 사이에 전기적 절연을 제공하는 광학 연결이 있는 방출 및 수광 요소로 구성된 광전자 반도체 장치입니다. 광전자 집적 회로는 하나 이상의 광커플러와 이에 전기적으로 연결된 하나 이상의 매칭 또는 증폭 장치로 구성된 마이크로 회로입니다.

따라서 전자 회로에서 이러한 장치는 통신 요소의 기능을 수행하는 동시에 입력 및 출력의 전기적 (갈바닉) 절연이 수행됩니다.

광커플러의 특징

이러한 장치의 장점은 전기적으로 중성인 광자를 사용하여 정보를 전송하는 일반적인 광전자 원리에 기반합니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

입력과 출력 사이에 이상적인 전기(갈바닉) 절연을 제공하는 능력; 광커플러의 경우 임의의 높은 전압과 디커플링 저항 및 임의의 작은 처리량 정전 용량을 달성하는 데 근본적인 물리적 또는 설계 제한이 없습니다.
전자 물체의 비접촉식 광학 제어 구현 가능성과 제어 회로용 설계 솔루션의 다양성 및 유연성;
광 채널을 따라 정보가 단방향으로 전파되고, 수신기에서 방출기로의 피드백이 없습니다.
광커플러의 넓은 주파수 대역폭, 저주파에 대한 제한 없음(일반적인 펄스 변압기) 광커플러 회로를 통해 펄스 신호와 상수 성분을 모두 전송할 가능성;
광 채널의 재료에 영향을 주어(비전기적 포함) 광커플러의 출력 신호를 제어하는 기능과 그에 따른 다양한 센서 및 정보 전송을 위한 다양한 장치를 생성할 수 있는 가능성;
광검출기를 사용하여 기능적인 마이크로 전자 장치를 만들 수 있는 가능성, 조명을 받으면 복잡한 주어진 법칙에 따라 특성이 변경됩니다.
"긴" 광커플러(방해기와 수신기 사이에 확장된 광섬유 광 가이드 포함)의 경우 전자기장의 영향에 대한 광통신 채널의 내성으로 인해 간섭 및 정보 누출로부터 보호되며 또한 제거됩니다. 상호 간섭;
다른 반도체 및 마이크로 전자 장치와의 물리적, 설계 및 기술 호환성.

광커플러에는 다음과 같은 단점도 있습니다.

이중 에너지 변환(전기-빛-전기)의 필요성과 이러한 전환의 낮은 효율성으로 인해 상당한 전력 소비;
온도 상승 및 핵 방사선 침투의 영향에 대한 매개 변수 및 특성의 감도 증가;
다소 눈에 띄는 매개변수의 일시적인 저하(열화);
이전의 두 가지 단점과 마찬가지로 LED의 물리적 특성으로 인해 상대적으로 높은 수준의 자체 잡음이 발생합니다.
입력 및 출력 회로의 전기적 절연으로 인해 발생하는 피드백 구현의 복잡성;
하이브리드 비평면 기술 사용과 관련된 설계 및 기술적 불완전성(하나의 장치에서 서로 다른 평면에 위치한 서로 다른 반도체의 여러 개별 결정을 결합해야 함)

광커플러의 나열된 단점은 재료, 기술 및 회로 설계가 개선됨에 따라 부분적으로 제거되지만 그럼에도 불구하고 오랫동안 다소 근본적인 특성으로 유지됩니다. 그러나 그 장점은 너무 커서 광커플러가 다른 마이크로 전자 장치 사이에서 확실히 비경쟁적임을 보장합니다.

일반화된 블록 다이어그램

통신 요소로서 광커플러는 출력 신호와 입력 신호의 비율에 의해 결정되는 전송 계수 Ki와 최대 정보 전송 속도 F를 특징으로 합니다. 실제로 F 대신 전송 신호의 상승 및 하강 지속 시간 펄스 t nar(sp) 또는 차단 주파수가 측정됩니다. 갈바닉 절연 요소인 광커플러의 기능은 최대 전압 및 디커플링 저항 U 디커플링 및 R 디커플링, 피드스루 커패시턴스 C 디커플링으로 특징지어집니다.

그림의 블록 다이어그램에서 1개의 입력 장치는 이미터의 작동 모드를 최적화하고(예: LED를 와트 암페어 특성의 선형 섹션으로 바이어스) 외부 신호를 변환(증폭)하는 데 사용됩니다. 입력 장치는 높은 변환 효율, 빠른 속도, 허용 가능한 입력 전류의 넓은 동적 범위(선형 시스템의 경우), 낮은 값의 "임계값" 입력 전류를 갖춰 회로를 통한 안정적인 정보 전송을 보장해야 합니다.

그림 1. 광커플러의 일반화된 블록 다이어그램

광학 매체의 목적은 방출기에서 광검출기로 광학 신호의 에너지를 전달하는 것이며, 또한 많은 경우 구조의 기계적 무결성을 보장하는 것입니다.

예를 들어 전기 광학 또는 자기 광학 효과를 사용하여 매체의 광학 특성을 제어하는 기본 가능성은 제어 장치를 회로에 도입함으로써 반영됩니다. 이 경우 제어된 광 채널이 있는 광 커플러를 얻습니다. , "기존" 광커플러와 기능적으로 다릅니다. 출력 신호는 입력이나 제어 회로를 통해 변경될 수 있습니다.

광검출기에서 정보 신호는 광학에서 전기로 "복원"됩니다. 동시에, 그들은 높은 감도와 빠른 속도를 갖기 위해 노력하고 있습니다.

마지막으로 출력 장치는 광검출기 신호를 광커플러 이후의 캐스케이드에 영향을 주기에 편리한 표준 형식으로 변환하도록 설계되었습니다. 이중 변환 후 손실이 매우 크기 때문에 출력 장치의 거의 필수 기능은 신호 증폭입니다. 종종 증폭 기능은 광검출기 자체(예: 광트랜지스터)에 의해 수행됩니다.

그림의 일반적인 블록 다이어그램 1은 블록의 일부에 의해서만 각 특정 장치에서 구현됩니다. 이에 따라 광커플러 장치에는 세 가지 주요 그룹이 있습니다. 발광체 - 광학 매체 - 광검출기 블록을 사용하는 이전에 명명된 광커플러(기본 광커플러); 광전자(광커플러) 마이크로회로(출력 및 때로는 입력 장치가 추가된 광커플러); 특수 유형의 광커플러는 기본 광커플러 및 광전자 IC와 기능적으로나 구조적으로 크게 다른 장치입니다.

실제 광커플러는 그림 1의 회로보다 더 복잡할 수 있습니다. 1; 이러한 각 블록에는 하나가 아니라 전기적 및 광학적으로 연결된 여러 개의 동일하거나 유사한 요소가 포함될 수 있지만 이는 광커플러의 물리적 및 전자적 기본 사항을 크게 변경하지 않습니다.

애플리케이션

갈바닉 절연의 요소로 광커플러가 사용됩니다. 상당한 전위차가 있는 장비 장치를 연결합니다. 측정 장치의 입력 회로를 간섭 및 간섭 등으로부터 보호합니다.

광커플러의 또 다른 중요한 적용 분야는 고전류 및 고전압 회로의 광학적, 비접촉식 제어입니다. 강력한 사이리스터, 트라이액, 트라이액 출시, 전기 기계 릴레이 장치 제어.

제어 광커플러의 특정 그룹은 전자 발광(분말) 표시기, 니모닉 회로 및 스크린에 만들어진 시각 정보 표시용 복잡한 장치의 저전류 스위칭 회로용으로 설계된 저항기 광커플러로 구성됩니다.

"긴" 광커플러(확장된 유연한 광섬유 광 가이드가 있는 장치)의 생성은 광커플러 제품 사용에 대한 완전히 새로운 방향, 즉 단거리 통신을 열었습니다.

다양한 광커플러(다이오드, 저항기, 트랜지스터)는 변조, 자동 이득 제어 등의 순수 무선 엔지니어링 회로에도 사용됩니다. 여기서는 광 채널을 통한 충격을 사용하여 회로를 최적의 작동 모드로 전환하고 비접촉 모드 조정 등을 수행합니다. .

다양한 외부 영향에 따라 광 채널의 속성을 변경하는 기능을 통해 전체 광커플러 센서 시리즈를 생성할 수 있습니다. 이는 습도 및 가스 오염 센서, 볼륨 내 특정 액체 존재 센서, 센서입니다. 물체 표면 처리의 청결도, 이동 속도 등을 위해

매우 구체적인 것은 에너지 목적으로 광커플러를 사용하는 것, 즉 광밸브 모드에서 다이오드 광커플러를 작동하는 것입니다. 이 모드에서 포토다이오드는 부하에 전력을 생성하고 광커플러는 어느 정도 저전력 보조 전원과 유사하며 기본 회로에서 완전히 분리됩니다.

주어진 복잡한 법칙에 따라 조명을 받으면 속성이 변하는 포토레지스터를 사용하여 광커플러를 생성하면 수학적 기능을 시뮬레이션할 수 있으며 기능적 광전자 공학 생성을 향한 단계입니다.

갈바닉 절연 및 비접촉식 제어 요소로서의 광커플러의 다양성, 기타 여러 기능의 다양성 및 독창성으로 인해 이러한 장치의 응용 분야에는 컴퓨터 기술, 자동화, 통신 및 무선 장비, 자동 제어 시스템, 측정 장비, 제어 및 조절 시스템, 의료 전자 장치, 정보의 시각적 표시 장치.

광커플러 기술의 물리적 기반

광커플러의 요소 베이스 및 장치

광커플러의 기본 기반은 광검출기와 이미터, 그리고 이들 사이의 광학 매체로 구성됩니다. 이러한 모든 요소에는 작은 크기와 무게, 높은 내구성과 신뢰성, 기계적 및 기후 영향에 대한 저항성, 제조 가능성 및 저렴한 비용과 같은 일반적인 요구 사항이 적용됩니다. 또한 해당 요소는 상당히 광범위하고 장기적인 산업 테스트를 받는 것이 바람직합니다.

기능적으로(회로 요소로서) 광커플러는 주로 어떤 유형의 광검출기가 사용되는지에 따라 특징이 있습니다.

광커플러에서 광검출기의 성공적인 사용은 다음과 같은 기본 요구 사항의 충족에 의해 결정됩니다. 복사 양자 에너지를 움직이는 전기 에너지로 변환하는 효율성; 내부 내장 증폭의 존재 및 효율성; 고성능; 기능의 폭.

광커플러는 가시광선 및 근적외선 영역에 민감한 다양한 구조의 광검출기를 사용합니다. 왜냐하면 이 스펙트럼 범위에 강렬한 방사원이 있고 광검출기가 냉각 없이 작동할 수 있기 때문입니다.

가장 보편적인 것은 p-n 접합(다이오드, 트랜지스터 등)이 있는 광검출기이며, 대부분의 경우 실리콘을 기반으로 만들어지며 최대 스펙트럼 감도 영역은 l = 0.7...0.9μm에 가깝습니다.

광커플러 이미터에도 수많은 요구 사항이 적용됩니다. 주요한 것들은 다음과 같습니다: 선택된 광검출기와의 스펙트럼 매칭; 전류 에너지를 방사선 에너지로 변환하는 고효율; 주요 방사 방향; 고성능; 여기 및 방사선 변조의 단순성과 편의성.

여러 유형의 이미터가 광커플러에 사용하기에 적합하고 사용 가능합니다.

세밀화 백열 전구.
네온 불빛, 네온-아르곤 가스 혼합물의 전기 방전의 빛을 사용합니다.
이러한 유형의 이미터는 낮은 광 출력, 기계적 응력에 대한 낮은 저항, 제한된 내구성, 큰 크기 및 통합 기술과의 완전한 비호환성을 특징으로 합니다. 그러나 특정 유형의 광커플러에 적용할 수 있습니다.
분말 전자발광 셀발광체로서 중합 유전체에 부유된 미세 결정질 황화아연 입자(구리, 망간 또는 기타 첨가제로 활성화됨)를 사용합니다. 충분히 높은 AC 전압이 가해지면 사전 파괴 발광 과정이 발생합니다.
박막 전기발광 셀. 여기서 빛은 "뜨거운" 전자에 의한 망간 원자의 여기와 관련이 있습니다.

분말 및 필름 전계 발광 전지는 모두 전기 에너지를 빛으로 변환하는 효율이 낮고 내구성(특히 박막 전지)이 낮으며 제어가 어렵습니다(예를 들어 분말 형광체의 최적 모드는 f = 400에서 ~220V입니다. .. 800Hz). 이러한 이미터의 가장 큰 장점은 포토레지스터와의 설계 및 기술 호환성과 이를 기반으로 다기능, 다중 요소 광커플러 구조를 생성할 수 있다는 것입니다.

광커플러에 사용되는 가장 보편적인 주요 이미터 유형은 반도체 주입 발광 다이오드(LED)입니다. 이는 다음과 같은 장점 때문입니다. 전기 에너지를 광학 에너지로 변환하는 높은 효율; 좁은 방출 스펙트럼(준단색); 다양한 LED가 포괄하는 스펙트럼 범위의 폭; 방사선 방향; 고성능; 낮은 공급 전압 및 전류 값; 트랜지스터 및 집적 회로와 호환됩니다. 순방향 전류를 변경하여 복사 전력을 쉽게 조절할 수 있습니다. 펄스 모드와 연속 모드 모두에서 작동하는 능력; 다소 넓은 범위의 입력 전류에 대한 와트-암페어 특성의 선형성; 높은 신뢰성과 내구성; 작은 크기; 마이크로 전자 제품과의 기술 호환성.

광커플러의 광 침지 매체에 대한 일반적인 요구 사항은 다음과 같습니다. 굴절률 n의 높은 값; 높은 저항률 r 값; 높은 임계 전계 강도 E im cr, 충분한 내열성 D q im 슬레이브; 실리콘 및 갈륨 비소 결정에 대한 우수한 접착력; 탄력성(열 팽창 계수 측면에서 광커플러 요소의 일치를 보장할 수 없기 때문에 이는 필요함) 광커플러의 침지 매체는 광 전달 기능뿐만 아니라 구조적 기능도 수행하므로 기계적 강도; 제조 가능성(사용 용이성, 특성의 재현성, 저렴한 비용 등).

광커플러에 사용되는 주요 침지 매체 유형은 고분자 광학 접착제입니다. 일반적으로 n im =1.4... 1.6, rim im > 10 12 ... 10 14 Ohm cm, E im kr = 80 kV/mm, D q im 슬레이브 = - 60 ... 120 C 접착제가 양호합니다. 실리콘 및 갈륨 비소에 접착되며 높은 기계적 강도와 열 순환에 대한 저항성을 결합합니다. 비경화 바셀린형 및 고무형 광학 매체도 사용됩니다.

다이오드 광커플러의 에너지 변환 물리학

광커플러의 에너지 변환 과정을 고려하려면 빛의 양자 특성을 고려해야 합니다. 전자기 복사는 입자 흐름(양자(광자), 에너지)의 형태로 표현될 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 각각은 다음 관계에 의해 결정됩니다.

E f = hn = hc / nl (2.1)

여기서 h는 플랑크 상수입니다.
c는 진공에서의 빛의 속도이다.
n은 반도체의 굴절률이고;
n, l - 광학 방사선의 발진 주파수 및 파장.

양자 자속 밀도(즉, 단위 시간당 단위 면적을 통해 날아가는 양자의 수)가 N f와 같으면 총 복사 전력은 다음과 같습니다.

P f = N f * E f (2.2)

그리고 (2.1)에서 볼 수 있듯이, 주어진 N f에 대해 방사선 파장이 짧을수록 파장은 더 커집니다. 실제로 Pf(광검출기의 에너지 조사)가 주어지므로 다음 관계식은 유용해 보입니다.

N f = P f / E f = 5 * 10 15 l P f (2.3)

여기서 N f, cm -2 s -1 ; l, μm; Pf, mW/cm.

쌀. 2. 직접 갭 반도체의 에너지 다이어그램(GaAsP 삼원 화합물의 예 사용)

LED의 주입 발광 메커니즘은 세 가지 주요 프로세스, 즉 반도체의 방사(및 비방사) 재결합, 과잉 소수 전하 캐리어를 LED 베이스에 주입, 레이저 영역에서 방출 출력으로 구성됩니다.

반도체에서 전하 캐리어의 재결합은 무엇보다도 밴드 다이어그램, 불순물과 결함의 존재 및 특성, 평형 상태의 교란 정도에 의해 결정됩니다. 광커플러 이미터(GaAs 및 GaA1As 및 GaAsP를 기반으로 한 삼원 화합물)의 주요 재료는 직접 갭 반도체에 속합니다. 직접적인 광학 영역 간 전환이 허용되는 영역까지(그림 2) 이 방식에 따른 전하 캐리어의 각 재결합 행위에는 에너지 보존 법칙에 따라 파장이 다음 관계식에 의해 결정되는 양자 방출이 수반됩니다.

l iz [μm] = 1.23 / E f [eB] (2.4)

경쟁적인 비방사성 재결합 메커니즘도 있다는 점에 유의해야 합니다. 그 중 가장 중요한 것은 다음과 같습니다:

깊은 중심에서의 재조합. 전자는 가전자대로 이동할 수 있지만, 밴드 갭에서 허용된 에너지 수준(그림 2의 E t 수준)을 형성하는 특정 재결합 중심을 통해 이동할 수 있습니다.
오거 재조합(또는 충격). 반도체의 자유 전하 캐리어 농도가 매우 높으면 세 물체 사이의 충돌 확률이 증가하며, 재결합된 전자-정공 쌍의 에너지는 운동 에너지의 형태로 세 번째 자유 캐리어에 주어지며, 이 캐리어는 충돌하는 동안 점차적으로 낭비됩니다. 격자와의 충돌.

무화과. 3. 전기(a) 및 광학(b) LED 모델. A - 크리스탈의 광학적으로 "투명한" 부분. B - 결정의 활성 부분; C - 크리스탈의 "불투명" 부분; D - 저항 접점; E - 공간 전하 영역

다양한 재결합 메커니즘의 상대적인 역할은 복사 힌트의 내부 양자 수율 개념을 도입하여 설명됩니다. 이는 복사 재결합 확률과 전체(방사 및 비방사) 재결합 확률의 비율(즉, 동시에 주입된 소수 전하 캐리어의 수에 대한 생성된 양자 수의 비율). h int 값은 LED에 사용되는 재료의 가장 중요한 특성입니다. 0h int 100%가 분명합니다.

LED 크리스탈의 활성(발광) 영역에 과도한 농도의 자유 캐리어를 생성하려면 순방향으로 바이어스된 p-n 접합을 사용하여 자유 캐리어를 주입하면 됩니다.

다이오드의 활성 영역에서 방사성 재결합을 지원하는 "유용한" 전류 구성 요소는 pn 접합에 의해 주입되는 전자 전류 I n(그림 3a)입니다. "쓸모없는" 직류 구성요소는 다음과 같습니다.

n 영역에 정공이 주입되어 발생하는 정공 성분 Ip는 단면 주입의 p-n 접합이 존재하지 않는다는 사실을 반영하며, 이 전류의 비율이 작을수록 n 영역에 더 많이 도핑된 것입니다. p-영역과 비교됩니다.
p-n 접합 I Rec의 공간 전하 영역에서의 재결합 전류(비방사성). 낮은 순방향 바이어스에서 큰 밴드 갭을 갖는 반도체에서는 이 전류의 일부가 눈에 띌 수 있습니다.
터널링 전류 I tun은 전위 장벽을 통한 전하 캐리어의 "누설"로 인해 발생합니다. 전류는 다수 캐리어에 의해 전달되며 방사성 재결합에 기여하지 않습니다. p-n 접합이 더 좁을수록 터널 전류는 더 커지며, 이는 베이스 영역의 높은 도핑 정도와 큰 순방향 바이어스에서 두드러집니다.
표면 누설 전류는 반도체 표면의 특성과 벌크의 특성 간의 차이 및 특정 단락 개재물의 존재로 인해 발생합니다.

p-n 접합의 효율은 주입 계수로 특징지어집니다.

(2.5)

분명히, g에서 가능한 변화의 한계는 h int와 동일합니다(즉, 0g 100%).

레이저 발사 영역에서 방사선이 제거되면 다음과 같은 유형의 에너지 손실이 발생합니다(그림 3, b).

자기 흡수 손실(광선 1). 생성된 양자의 파장이 공식 (2.4)과 정확히 일치하면 흡수의 "빨간색 경계"(아래 참조)와 일치하며 이러한 방사선은 반도체 벌크에 빠르게 흡수됩니다(자기 흡수). 실제로 직접 갭 반도체의 복사는 위에 주어진 이상적인 방식을 따르지 않습니다. 따라서 생성된 양자의 파장은 (2.4)에 따른 것보다 약간 더 큽니다.
총 내부 반사 손실(광선 2). 광학적으로 밀도가 높은 매질(반도체)과 광학적으로 밀도가 낮은 매질(공기) 사이의 경계면에 광선이 떨어지면 이들 광선 중 일부는 내부 전반사 조건을 만족하는 것으로 알려져 있습니다. 결국 자기도취로 인해 패배하게 됩니다.
복귀 및 가장자리 복사에 대한 손실(빔 3 및 4).

정량적으로, 결정에서 출력되는 광 에너지의 효율은 원하는 방향으로 나가는 복사 전력과 결정 내부에서 생성되는 복사 전력의 비율에 의해 결정되는 출력 계수 K opt로 특징 지어집니다. 계수 힌트와 g와 마찬가지로 0K opt 100% 조건이 항상 충족됩니다.
g. LED 방사율의 적분 지표는 외부 양자 출력 h ext의 값입니다. 위에서부터 h ext = h int g K opt가 분명합니다.

수신 블록으로 넘어 갑시다. 광커플러에 사용되는 광검출기의 작동 원리는 전자기(광학) 방사선의 영향을 받아 신체 내부의 원자에서 전자가 분리되는 내부 광전 효과를 기반으로 합니다.

빛의 양자가 결정에 흡수되면 반도체 자체와 불순물 모두에서 전자가 원자로부터 분리될 수 있습니다. 이에 따라 그들은 고유(순수) 및 불순물 흡수(광전 효과)에 대해 이야기합니다. 불순물 원자의 농도가 작기 때문에 고유 흡수에 기초한 광전 효과는 불순물에 기초한 광전 효과보다 항상 더 중요합니다. 광커플러에 사용되는 모든 광검출기는 순수 광전 효과로 "작동"합니다. 광양자가 원자에서 전자를 분리하기 위해서는 다음과 같은 명백한 에너지 관계를 충족해야 합니다.

E f1 = hn 1 E c - E v (2.6)

E f2 = hn 2 E c - E t (2.7)

따라서 고유 광전 효과는 반도체가 특정 값 l gr보다 작은 파장의 방사선에 노출될 때만 발생할 수 있습니다.

l gr = hc / (E c - E v) 1.23/ E g (2.8)

(2.8)의 두 번째 동일성은 l g가 마이크로미터로 표시되고 반도체 E g의 밴드 갭이 전자 볼트로 표시되는 경우 유효합니다. l gr 값은 재료의 분광 감도에 대한 장파 또는 "적색" 한계라고 합니다.

(존재할 수 있는 스펙트럼 영역에서) 광전 효과의 강도는 생성된 전자-정공 쌍 수와 흡수된 광자 수의 비율에 의해 결정되는 양자 수율에 따라 달라집니다. 에 대한 실험적 의존성을 분석하면 광커플러에 대한 관심 스펙트럼 영역에서 b = 1임을 알 수 있습니다.

조사의 영향으로 자유 전하 캐리어가 형성되는 것은 반도체에서 두 가지 광전 효과, 즉 광전도성(조명에 노출될 때 샘플의 전도도 증가)과 광전지(광기전력의 출현) 형태로 나타납니다. 조명을 받을 때 반도체의 p-n 접합 또는 기타 유형의 전위 장벽). 두 가지 효과 모두 광검출기 설계에 사용됩니다. 광커플러의 경우 광-EMF 효과를 사용하는 것이 바람직하고 지배적입니다.

광검출기의 주요 매개변수 및 특성(이러한 장치의 물리적 특성 및 설계에 관계없이)은 여러 그룹으로 나눌 수 있습니다. 광학 특성에는 감광성 표면의 면적, 재료, 광학 창의 크기 및 구성이 포함됩니다. 최대 및 최소 방사선 전력 수준. 전기 광학의 경우 - 감광성, 광 수신 영역에 대한 감도 분포의 균일성 정도; 감도의 스펙트럼 밀도(파장에 대한 감도를 특성화하는 매개변수의 의존성); 광검출기의 고유 노이즈와 조명 레벨 및 작동 주파수 범위에 대한 의존성; 해결 시간(속도); 품질 계수(서로 다른 광검출기를 비교할 수 있는 결합된 지표) 선형성 지수; 다이나믹 레인지. 전기 회로의 요소로서 광검출기는 우선 등가 회로의 매개변수, 작동 모드에 대한 요구 사항, 내장 증폭 메커니즘의 유무, 유형 및 모양을 특징으로 합니다. 출력 신호. 기타 특성: 작동, 신뢰성, 치수, 기술 - 특별히 "광검출"을 포함하지 않습니다.

출력 신호(전압, 전류)의 특성에 따라 수신기 S의 전압 또는 전류 감광성을 나타내며 각각 V/W 또는 A/W로 측정됩니다. 광검출기의 선형성(또는 비선형성)은 출력 신호를 입력에 연결하는 방정식(U out(또는 I out) ~ P f)의 지수 n 값에 의해 결정됩니다. n이 1일 때 광검출기는 선형입니다. 이것이 수행되는 P f 값의 범위(P f max에서 P f min까지)는 일반적으로 데시벨로 표시되는 광검출기 D의 선형성의 동적 범위를 결정합니다. D = 10 lg(P f max / P f 분).

감도의 임계값을 결정하는 광검출기의 가장 중요한 매개변수는 W -1 m Hz 1/2 단위로 측정되는 비검출 능력 D입니다. 알려진 D 값을 사용하면 감도 임계값(최소 감지 가능한 방사선 전력)이 다음과 같이 결정됩니다.

P f 최소 = / D (2.9)

여기서 A는 감광 영역의 면적입니다. D f는 광신호 증폭기의 작동 주파수 범위입니다. 즉, 매개변수 D는 광검출기의 품질 인자 역할을 한다.

쌀. 4. 다이오드 작동의 포토다이오드(a) 및 포토밸브(b) 모드에서 측정 회로 및 전류-전압 특성 계열

옵토커플러에 적용할 때 나열된 모든 특성이 똑같이 중요하지는 않습니다. 일반적으로 광커플러의 광검출기는 임계값에서 매우 먼 방사조도에서 작동하므로 매개변수 P f min 및 D를 사용하는 것은 사실상 쓸모가 없는 것으로 나타났습니다. 구조적으로 광커플러의 광검출기는 일반적으로 침지 챔버에 "매입"되어 있습니다. 이미터에 연결하는 매체이므로 입력 창의 광학적 특성에 대한 지식은 의미가 없게 됩니다(일반적으로 그러한 창은 특별히 존재하지 않습니다). 적분 효과가 중요하기 때문에 감광 영역에 대한 감도 분포를 아는 것은 그리 중요하지 않습니다.

p-n 접합과 p-i-n 구조를 갖는 평면-에피택셜 포토다이오드의 예를 사용하여 광기전 효과를 기반으로 하는 광검출기의 작동 메커니즘을 고려해 보겠습니다. 여기서 n + - 기판, n- 또는 i형 베이스(약한)를 구별할 수 있습니다. 전도성 n형) 및 얇은 p+ 층. 포토다이오드 모드(그림 4a)에서 작동할 때 외부에서 인가된 전압은 이동성 정공과 전자를 p - n(p - i) 접합에서 멀어지도록 강제합니다. 이 경우 결정의 전계 분포 그림은 고려중인 두 구조에 대해 크게 다른 것으로 나타났습니다.

다이오드의 베이스 영역에 흡수된 빛 복사는 p-n 접합으로 확산되어 분리되어 외부 회로에 추가 전류가 나타나는 전자-정공 쌍을 생성합니다. p - i - n 다이오드에서 이러한 분리는 i-o6 장에서 발생하며 확산 과정 대신 전하 캐리어가 전기장의 영향을 받아 표류합니다. p-n 접합을 통과하는 각각의 생성된 전자-정공 쌍은 전자의 전하와 동일한 전하가 외부 회로로 이동하게 합니다. 다이오드의 방사조도가 클수록 광전류가 커집니다. 다이오드가 순방향으로 바이어스될 때도 광전류가 흐르지만(그림 4, a) 낮은 전압에서도 순방향 전류보다 훨씬 작아서 분리가 어렵습니다.

포토다이오드의 전류-전압 특성의 작업 영역은 그림 3의 사분면 III입니다. 4,a; 따라서 가장 중요한 매개 변수는 전류 감도입니다.

(2.10)

(2.10)의 두 번째 평등은 선형 의존성을 가정하여 얻어졌습니다. 나는 f = f(피 f), 세 번째는 암전류를 무시하는 조건에서 (나는 T<< I Ф), что для кремниевых фотодиодов обычно выполняется.

외부 바이어스를 적용하지 않고 포토다이오드를 조명하면 p-n 접합 자체 내장 필드의 작용으로 인해 생성된 전자와 정공을 분리하는 과정이 발생합니다. 이 경우 정공은 p 영역으로 흘러 들어가 p-n 접합의 내장 필드를 부분적으로 보상합니다. 다이오드의 외부 단자에 광기전력 U f가 나타나는 새로운 평형(주어진 값: P f) 상태가 생성됩니다. 조명된 포토다이오드를 특정 부하에 닫으면 유용한 전력 R e가 해당 부하에 공급됩니다.

이러한 광밸브 모드에서 동작하는 다이오드의 전류-전압 특성의 특징점은 무부하 EMF Uxx와 단락 전류 I short이다(그림 4b).

개략적으로 밸브 모드의 포토다이오드는 일종의 보조 전원으로 작동하므로 결정 매개변수는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 효율성입니다.

효율성 = P e / AP f = aU xx I short / A pf (2.11)

중요한 종류의 광전지 장치인 태양광 패널은 광전지 모드에서 작동합니다.

광커플러 및 광전자 집적 회로의 매개변수 및 특성

광커플러 제품의 매개변수 분류

광커플러 제품을 분류할 때 광검출기 유형과 장치 전체의 설계 특징이라는 두 가지 사항이 고려됩니다.

첫 번째 분류 기준을 선택한 이유는 거의 모든 광커플러의 입력에 LED가 있고 장치의 기능은 광검출기의 출력 특성에 따라 결정되기 때문입니다.

두 번째 특징은 광커플러의 특정 애플리케이션을 결정하는 설계입니다.

쌀. 5. 광커플러의 펄스 매개변수를 결정하려면

이러한 혼합 설계 및 회로 분류 원리를 사용하여 광커플러(기본 광커플러), 광전자(광커플러) 집적 회로 및 특수 유형의 광커플러라는 세 가지 주요 광커플러 그룹을 구별하는 것이 논리적입니다. 이러한 각 그룹에는 다양한 유형의 장치가 포함되어 있습니다.

가장 일반적인 광 커플러의 경우 D - 다이오드, T - 트랜지스터, R - 저항기, U - 사이리스터, T 2 - 복합 포토 트랜지스터 포함, DT - 다이오드 트랜지스터, 2D (2T) - 다이오드 (트랜지스터)와 같은 약어가 사용됩니다. ) 미분.

광커플러 제품의 매개변수 시스템은 매개변수 및 모드의 네 그룹으로 구성된 광커플러 매개변수 시스템을 기반으로 합니다.

첫 번째 그룹은 광 커플러의 입력 회로 (입력 매개 변수)를 특성화하고, 두 번째 그룹은 출력 회로 (출력 매개 변수)를 특성화하고, 세 번째 그룹은 이미 터가 광 검출기에 미치는 영향 정도를 특성화하는 매개 변수와 신호 통로의 관련 기능을 결합합니다. 광커플러를 결합 요소(전송 특성 매개변수)로 통해 마지막으로 네 번째 그룹은 갈바닉 절연 매개변수를 결합합니다. 이 값은 광커플러가 이상적인 절연 요소에 얼마나 가까운지를 보여줍니다. 나열된 네 가지 그룹 중에서 정의하는 그룹, 특히 "광커플러" 그룹은 전송 특성의 매개변수와 갈바닉 절연의 매개변수입니다.

다이오드 및 트랜지스터 광커플러의 가장 중요한 매개변수는 전류 전달 계수입니다. 광커플러의 펄스 매개변수 결정은 (그림 5)에서 명확합니다. tnar(sp), tzd 및 ton(off) 매개변수를 측정할 때 기준 레벨은 일반적으로 레벨 0.1 및 0.9이며, 신호의 논리적 지연의 총 시간은 펄스 진폭의 0.5 레벨에 의해 결정됩니다.

갈바닉 절연 매개변수. 광커플러는 다음과 같습니다. 입력과 출력 사이의 최대 허용 피크 전압 Udiv p max; 입력과 출력 사이의 최대 허용 전압 Udiv max; 갈바닉 절연 저항 Rdiv; 통과 용량 C div; 입력과 출력 사이의 최대 허용 전압 변화율(dU volt/dt) max. 가장 중요한 매개변수는 U dev p max입니다. 이것이 광커플러의 전기적 강도와 갈바닉 절연 요소로서의 기능을 결정하는 것입니다.

광커플러의 고려된 매개변수 전체 또는 일부 수정은 광전자 집적 회로를 설명하는 데에도 사용됩니다.

다이오드 광커플러

쌀. 6. 옵토커플러 기호

다이오드 옵토커플러(그림 6a)는 다른 장치보다 옵토커플러의 수준을 더 잘 나타냅니다. Ki 값으로 광커플러에서 달성된 에너지 변환 효율을 판단할 수 있습니다. 시간 매개변수의 값을 통해 정보 전파의 최대 속도를 결정할 수 있습니다. 특정 증폭 요소를 다이오드 광커플러에 연결하는 것은 매우 유용하고 편리하지만 에너지나 최대 주파수 측면에서 이득을 제공할 수는 없습니다.

트랜지스터 및 사이리스터 광커플러

트랜지스터 광커플러(그림 6, c) 이들의 여러 속성은 다른 유형의 광커플러와 비교하여 유리합니다. 이는 주로 회로 유연성으로, 컬렉터 전류가 LED 회로(광학)와 기본 회로(전기적)를 통해 제어될 수 있다는 사실과 출력 회로가 선형 및 스위칭 모두에서 작동할 수 있다는 사실에서 나타납니다. 모드. 내부 증폭 메커니즘은 전류 전달 계수 Ki의 큰 값을 제공하므로 후속 증폭 단계가 항상 필요한 것은 아닙니다. 옵토커플러의 관성은 그다지 높지 않고 많은 경우에 상당히 수용 가능한 것이 중요합니다. 포토트랜지스터의 출력 전류는 예를 들어 포토다이오드보다 훨씬 높기 때문에 광범위한 전기 회로를 전환하는 데 적합합니다. 마지막으로, 이 모든 것은 트랜지스터 광커플러의 상대적인 기술적 단순성을 통해 달성된다는 점에 유의해야 합니다.

사이리스터 광커플러(그림 6, b)는 고전류 고전압 회로 스위칭에 가장 유망합니다. 부하 및 속도에서 스위칭되는 전력의 조합 측면에서 T 2 광커플러보다 분명히 선호됩니다. AOU103 유형의 광커플러는 제어 회로, 전력 증폭기, 펄스 성형기 등 다양한 무선 전자 회로의 비접촉 핵심 요소로 사용하도록 고안되었습니다.

저항기 광커플러

저항기 광커플러(그림 6, d)는 물리적, 설계 및 기술적 특징은 물론 구성 및 매개변수 값에 있어서 다른 모든 유형의 광커플러와 근본적으로 다릅니다.

포토레지스터의 작동 원리는 광전도 효과, 즉 빛을 받을 때 반도체 저항의 변화에 기초합니다.

아날로그 신호 전송을 위한 차동 광커플러

위의 모든 자료는 갈바닉 절연 회로를 통해 디지털 정보를 전송하는 문제에 관한 것입니다. 모든 경우에 우리가 선형성, 아날로그 신호에 대해 이야기할 때 우리는 옵토커플러의 출력 특성 유형에 대해 이야기하고 있었습니다. 모든 경우에 이미터-광검출기 채널에 대한 제어는 선형 의존성으로 설명되지 않았습니다. 중요한 작업은 옵토커플러를 사용하여 아날로그 정보를 전송하는 것입니다. 즉, 입출력 전송 특성의 선형성을 보장하는 것입니다. 이러한 광커플러를 통해서만 아날로그 정보를 디지털 형식(펄스 시퀀스)으로 변환하지 않고 갈바닉 절연 회로를 통해 직접 배포할 수 있습니다.

아날로그 신호 전송의 관점에서 중요한 매개변수에 따라 다양한 광커플러의 특성을 비교하면 이 문제가 해결될 수 있다면 주파수 및 잡음 특성이 좋은 다이오드 광커플러를 통해서만 해결된다는 결론에 도달합니다. 문제의 복잡성은 주로 전달 특성의 선형성의 좁은 범위와 다이오드 광커플러의 선형성의 정도에 있습니다.

아날로그 신호 전송에 적합한 갈바닉 절연 장치를 만드는 데 있어 첫 번째 단계만 수행되었으며 앞으로 더 많은 발전이 있을 것으로 예상됩니다.

광전자 마이크로회로 및 기타 광커플러 장치

광전자 마이크로회로는 가장 널리 사용되고 개발되고 유망한 광전자 기술 제품 중 하나입니다. 이는 광전자 마이크로 회로와 기존 마이크로 회로의 완전한 전기적 및 구조적 호환성뿐만 아니라 기본 광커플러에 비해 더 넓은 기능 때문입니다. 기존 미세 회로와 마찬가지로 스위칭 광전자 미세 회로가 가장 널리 사용됩니다.

특수 유형의 광커플러는 기존의 광커플러 및 광전자 마이크로회로와 크게 다릅니다. 여기에는 우선 개방형 광 채널이 있는 광커플러가 포함됩니다. 이러한 장치의 설계에는 이미터와 광검출기 사이에 에어 갭이 있으므로 여기에 특정 기계적 장벽을 배치하여 광속을 제어하고 이에 따라 옵토커플러의 출력 신호를 제어할 수 있습니다. 따라서 개방형 광학 채널이 있는 광커플러는 물체의 존재(또는 부재), 표면 상태, 이동 속도 또는 회전 속도 등을 감지하는 광전자 센서 역할을 합니다.

옵토커플러 및 옵토커플러 마이크로회로의 적용 분야

광커플러 기술의 개발 및 적용에 대한 유망한 방향은 대체로 결정되었습니다. 광커플러 및 광커플러 마이크로 회로는 닫힌 전기 연결이 없는 장치 간에 정보를 전송하는 데 효과적으로 사용됩니다. 전통적으로 정보 획득 및 표시 기술 분야에서 광전자 장치의 위치는 여전히 강력합니다. 성격과 목적이 매우 다른 프로세스와 물체를 모니터링하도록 설계된 광커플러 센서는 이 방향에서 독립적으로 중요합니다. 정보의 변환, 축적 및 저장과 관련된 다양한 작업을 수행하는 데 중점을 둔 기능성 광커플러 마이크로 회로가 눈에 띄게 발전하고 있습니다. 부피가 크고 수명이 짧으며 기술 수준이 낮은(마이크로 전자 공학의 관점에서) 전기 기계 제품(변압기, 전위차계, 계전기)을 광전자 장치 및 장치로 교체하는 것이 효과적이고 유용합니다. 매우 구체적이지만 많은 경우에 정당하고 유용한 것은 에너지 목적으로 광커플러 요소를 사용하는 것입니다.

정보 이전

쌀. 7. 인터블록 갈바닉 절연 방식

MIS 트랜지스터를 기반으로 한 통합 장치와 트랜지스터-트랜지스터 논리(TTL) 요소의 매칭 회로는 트랜지스터 광커플러를 기반으로 구축되었습니다(그림 8). 특정 버전에서: E 1 = E 2 = 5 V, E 3 = 15 V, R 1 = 820 Ohm, R 2 = 24 kOhm - 옵토커플러 LED는 트랜지스터를 포화시키기에 충분한 전류(5 mA)에 의해 여기되고 MIS 트랜지스터의 장치를 안정적으로 제어합니다.

쌀. 8. 광채널을 통해 TTL과 MIS 요소를 페어링하는 방식

광통신은 전화 장치 및 시스템에 적극적으로 사용됩니다. 기술적으로 간단한 수단을 사용하여 광커플러를 사용하면 호출, 표시, 제어 및 기타 목적을 위한 마이크로 전자 장치를 전화선에 연결할 수 있습니다.

여러 측면에서 유용한 연구 대상 물체의 갈바닉 절연과 측정 장치 외에도 전자 측정 장비에 광학 연결을 도입하면 접지 및 전원에 따라 작용하는 간섭의 영향을 크게 줄일 수 있습니다. 회로.

중요한 관심 분야는 생체의학 장비에서 광전자 기기 및 장치를 사용할 수 있는 가능성과 경험입니다. 광커플러를 사용하면 심전도 장치에서 발견되는 것과 같은 고전압의 영향으로부터 환자를 안정적으로 격리할 수 있습니다.

광 채널을 통한 강력한 고전압 회로의 비접촉 제어는 많은 산업 전자 장치 및 단지의 특징인 복잡한 기술 모드에서 매우 편리하고 안전합니다. 이 영역에서는 사이리스터 광커플러가 강력한 위치를 차지하고 있습니다(그림 9).

쌀. 9. AC 부하 스위칭 다이어그램

정보 수신 및 표시

광커플러와 광커플러 마이크로 회로는 매우 다른(본질과 목적에 따라) 프로세스와 물체의 특성과 속성에 대한 정보를 신속하게 수신하고 정확하게 표시하기 위한 비접촉 원격 기술에서 강력한 위치를 차지합니다. 개방형 광 채널이 있는 광커플러는 이와 관련하여 고유한 기능을 가지고 있습니다. 그 중에는 불투명한 물체와 광학 채널의 교차점에 반응하는 광전자 차단기(그림 10)와 반사형 광커플러가 있는데, 여기서 광검출기에 대한 발광기의 효과는 전적으로 외부 물체에서 방출된 플럭스의 반사와 관련됩니다.

쌀. 10. 광전자 센서

개방형 광 채널을 갖춘 광커플러의 적용 범위는 광범위하고 다양합니다. 이미 60년대에 이러한 유형의 광커플러는 항목과 개체를 등록하는 데 효과적으로 사용되었습니다. 주로 물체의 자동 제어 및 계산 장치와 다양한 유형의 결함 및 고장 감지 및 표시를 위한 장치에 일반적으로 사용되는 이러한 등록을 통해 물체의 위치를 명확하게 결정하거나 다음 사실을 반영하는 것이 중요합니다. 그 존재. 광커플러는 등록 기능을 안정적이고 빠르게 수행합니다.

전기 공정 제어

LED에 의해 생성된 방사 전력과 광검출기가 있는 선형 회로에서 발생하는 광전류 수준은 이미터의 전기 전도도 전류에 정비례합니다. 따라서 광학(비접촉, 원격) 채널을 통해 이미터에 갈바닉 연결된 전기 회로의 프로세스에 대한 매우 구체적인 정보를 얻을 수 있습니다. 고전류, 고전압 회로의 전기 변화 센서로 광커플러 발광기를 사용하는 것이 특히 효과적입니다. 이러한 변화에 대한 명확한 정보는 전기 과부하로부터 에너지원과 소비자를 신속하게 보호하는 데 중요합니다.

쌀. 11. 제어 광커플러가 있는 전압 안정기

광커플러는 네거티브 피드백의 광 채널을 생성하는 고전압 전압 안정기에서 성공적으로 작동합니다. 문제의 안정기(그림 11)는 조절 요소가 바이폴라 트랜지스터이고 실리콘 제너 다이오드가 기준(기준) 전압 소스 역할을 하는 직렬형 장치입니다. 비교소자는 LED이다.

그림의 회로에서 출력 전압이 발생하면 11이 증가하면 LED의 전도 전류도 증가합니다. 옵토커플러의 포토트랜지스터는 트랜지스터에 작용하여 출력 전압의 불안정성을 억제합니다.

전자기계 제품 교체

자동화 장치, 무선 엔지니어링, 통신, 산업 및 소비자 전자 제품의 효율성과 품질을 향상시키기 위한 일련의 기술 솔루션에서 합리적이고 유용한 조치는 전기 기계 제품(변압기, 계전기, 전위차계, 가변 저항, 푸시 버튼)을 교체하는 것입니다. 및 키 스위치)보다 작고 내구성이 뛰어나며 빠르게 작동하는 아날로그입니다. 이 방향에서 주도적인 역할은 광전자 장치 및 장치에 주어집니다. 사실 변압기와 전자기 계전기의 매우 중요한 기술적 이점(제어 및 부하 회로의 갈바닉 절연, 강력한 고전압, 고전류 시스템에서의 안정적인 작동)도 광커플러의 특징입니다. 동시에 광전자 제품은 신뢰성, 내구성, 과도 및 주파수 특성 측면에서 전자기 제품보다 훨씬 우수합니다. 소형 고속 광전자 변압기, 스위치 및 계전기는 특별한 전기 매칭 수단 없이 디지털 집적 회로를 사용하여 확실하게 제어됩니다.

펄스 변압기 교체의 예가 그림 1에 나와 있습니다. 12.

쌀. 12. 광전자 변압기의 다이어그램

에너지 기능

에너지 모드에서는 광커플러가 EMF 및 전류의 보조 소스로 사용됩니다. 광커플러 에너지 변환기의 효율은 낮습니다. 그러나 기본 전원에 대한 갈바닉 연결 없이 장치의 모든 회로에 추가 전압 또는 전류 소스를 도입하는 기능은 설계자에게 새로운 자유도를 제공하며 특히 비표준 기술 문제를 해결할 때 유용합니다.

광커플러는 광학적, 구조적으로 상호 연결되어 전기 및 광 신호의 다양한 기능적 변환을 수행하도록 설계된 광 방사원과 수신기를 포함하는 광전자 반도체 장치입니다.

방사선원은 백열등, 가스 방전 램프, 반도체 이미터, LED 등이 될 수 있습니다. 통합 광전자 회로에서 광 방사원은 고성능 광커플러를 제공하는 주입 LED입니다. 광검출기는 포토레지스터, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 포토사이리스터가 될 수 있습니다. 하나의 구조 요소에 이러한 광검출기 중 하나와 LED를 결합하면 저항기, 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터 등 다양한 특성을 가진 여러 광커플러를 만들 수 있습니다(그림 5.19). 방사선원과 광검출기 사이의 연결 링크는 광 가이드의 기능을 수행하는 수동 또는 능동 광학 매체입니다.

그림 8.18. 광커플러 유형: 저항기(a), 다이오드(b), 트랜지스터(c), 사이리스터(d),

광커플러의 작동 원리는 이중 에너지 변환을 기반으로 합니다. 방사선원에서는 전기 신호의 에너지가 광학 방사선으로 변환되고, 광검출기에서는 광학 신호가 전기 신호(전류 또는 전압)로 변환됩니다. 옵토커플러는 전기적 입력 및 출력 신호가 있는 장치입니다.

광 가이드는 입력 및 출력 회로의 갈바닉 절연(절연 저항은 10 12 ... 10 14 Ohms에 도달할 수 있고 통신 용량은 10 -2 pF임)과 방사선원에서 광검출기로의 단방향 신호 전송을 제공합니다. 광통신 회선에 일반적입니다.

광커플러의 장점은 다음과 같습니다.

1. 입력과 출력 사이의 전기적 연결이 부족하고 광검출기와 방사선원 사이의 피드백도 부족합니다.

2. 전기 진동의 넓은 대역폭으로 0 ~ 10 14Hz의 주파수 범위에서 신호를 전송할 수 있습니다.

3. 외부 전자기장의 영향에 대한 광자의 내성으로 인해 발생하는 광 채널의 높은 잡음 내성.

4. 다양한 통신 장치의 마이크로 회로와 광커플러를 쉽게 결합할 수 있습니다.

광커플러는 다음과 같이 사용됩니다.

a) 아날로그 장치뿐만 아니라 디지털 및 펄스 장치의 전기 절연 요소.

b) 다양한 자동화 시스템에서 고전압 전원 공급 장치의 비접촉식 제어.

c) 강력한 펄스를 생성 및 전환하고 센서를 측정 장치 및 장치와 연결하기 위한 키입니다.

저항기 광커플러는 가장 다재다능합니다. 이 제품은 아날로그 및 주요 장치에 사용할 수 있으며 다양한 저항 변화(밝은 상태에서는 수십 ~ 수백 MOhm, 조명 상태에서는 수백 Ohms) 및 저주파 범위를 갖습니다. 저항기 광커플러에서는 넓은 광학 범위에서 작동하는 LED가 이미터로 사용됩니다. 에너지 매개변수를 얻으려면 스펙트럼 특성 측면에서 이미터와 수신기를 일치시켜야 합니다.

저항기 광커플러는 입력 및 출력 회로의 다음 매개변수로 설명됩니다.

1. 최대 입력 전류 Iin. max는 평균 입력 또는 DC 전류의 최대값입니다.

2. 입력 전압 Uin은 작동 입력 전류에서 이미터의 입력 단자에 적용되는 일정하거나 유효한 전압입니다.

3. 출력 스위칭 전류 I out. com은 부하에 의해 제어되는 정격 출력 전류입니다.

4. 최대 출력 전류는 저항기 옵토커플러가 오랫동안 작동하는 전류 값입니다.

5. 최대 출력 스위칭 전압은 옵토커플러 출력의 최대 전압 값입니다.

6. 옵토커플러 출력에서 최대 전력 손실이 발생하여 장치의 장기간 작동이 보장됩니다.

7. 출력은 어둡고 출력은 밝습니다.

8. 통과 커패시턴스 C pr - 옵토커플러의 입력과 출력 사이.

9. 절연 저항 R from은 옵토커플러의 입력과 출력 사이의 저항입니다.

10. 최대절연전압이란 광학용기의 입력과 출력 사이에 인가되는 제품의 강도와 신뢰성이 유지되는 최대 전압을 말한다.

저항기 광커플러의 예로는 OEP-16, OEP-1, OEP-2, OEP-9가 있습니다.

다이오드 광커플러는 스위치로 사용되며 10 6 ... 10 7Hz의 주파수로 전류를 전환할 수 있습니다. 어두운 저항은 10 8 ... 10 10 Ohms에 도달하고 조명을 받으면 수백 Ohms로 감소합니다. 입력 회로와 출력 회로 사이의 저항은 10 13 ... 10 15 Ohms입니다. 적외선 복사 영역에서 작동하는 LED는 다이오드 광커플러의 이미터로 사용되고, 실리콘 포토다이오드는 광검출기로 사용됩니다. LED는 약 1μm의 파장에서 최대 스펙트럼 특성을 갖습니다.

다이오드 광커플러는 입력 및 출력 회로의 다음 매개변수로 설명됩니다.

1. U in - 입력 전압은 LED를 통해 흐르는 주어진 입력 전류에서 결정됩니다.

2. 입력합니다. max는 광커플러의 장기간 안정적인 작동이 보장되는 직류 또는 펄스 전류의 최대값입니다.

3. 유인. 도착. max는 옵토커플러 입력에 적용되는 최대 입력 역전압으로, 옵토커플러의 장기간 안정적인 작동을 보장합니다.

4. I t - 입력(포토플로우)이 없을 때 포토다이오드의 출력(열) 전류;

5. 나는 나갔다. 역방향 - 주어진 출력 전압과 입력 전류가 없을 때 역방향 전류를 출력합니다.

6. 유 아웃. 최대. rev - 포토다이오드가 오랫동안 안정적으로 작동하는 출력 회로의 최대 역전압.

7. t nr - 출력 전압의 진폭이 0.1에서 0.5 U out으로 변경되는 출력 신호의 상승 시간입니다. 최대;

8. t sp - 출력 신호의 감쇠 시간. 이 기간 동안 출력 전압은 최대값의 0.9에서 0.5로 감소합니다.

다이오드 광커플러의 예로는 AOD101A...AOD101D, AOD107, ZOD107A 등이 있습니다.

트랜지스터 광커플러는 다이오드 광커플러보다 감도가 더 높습니다. 속도는 10 5Hz를 초과하지 않습니다. 트랜지스터 광커플러는 방사 파장이 약 1μm인 LED를 사용하며, 광검출기로 n-p-n형 실리콘 포토트랜지스터를 사용한다.

광 방사가 없으면 포토 트랜지스터의 컬렉터 회로에는 항상 작은 역전류(암전류)가 흐르며 그 크기는 온도에 따라 크게 달라집니다. 암전류를 줄이기 위해 베이스와 이미터 단자 사이에 약 0.1~1.0M Ohm의 외부 저항기가 연결됩니다.

트랜지스터 광커플러는 입력 및 출력 회로의 매개변수로 설명됩니다. 다이오드 및 트랜지스터 광커플러에 거의 동일한 LED가 사용된다는 점을 고려하면 트랜지스터 광커플러의 입력 매개변수는 다이오드 광커플러의 입력 매개변수와 동일합니다.

트랜지스터 옵토커플러는 출력 회로의 다음 매개변수로 설명됩니다.

1. U 나머지 - 광트랜지스터가 열려 있을 때 광커플러 출력의 잔류 출력 전압.

2. I ut.out - 포토트랜지스터가 닫힐 때 출력 회로에 흐르는 전류(누설 전류)

3. 평균 max - 옵토커플러가 장기간 안정적인 작동을 유지하는 평균 최대 전력 손실입니다.

4. 나는 나갔다. max - 안정적인 작동 중 포토트랜지스터의 최대 출력 전류.

5. t nr - 출력 전압이 최대값의 0.9에서 0.1로 변경되는 출력 신호의 상승 시간입니다.

6. t sp - 출력 전압이 최대값의 0.1에서 0.9로 증가하는 출력 전압 감쇠 시간.

7. t on - on 시간은 입력 신호가 인가되는 순간부터 입력 신호가 0.1U 입력에 도달하는 순간까지의 시간입니다. 최대. 또는 이것은 출력 전압이 0.1U out 수준까지 도달하는 시간(t sp)입니다. 최대.

8. t off - off 시간은 입력 신호가 최대 0.9 U 입력으로 감소하는 시간입니다. 또는 t nr - 출력 전압이 최대 0.9U 출력까지 상승하는 시간입니다.

9. 최대 절연 전압 U ~에서 - 입력과 출력 사이에 적용될 수 있고 광커플러의 절연 내력이 유지되는 전압입니다.

트랜지스터 광커플러의 예로는 AOT123A, ZOT123B, AOT110(A,B,C), ZOT123A, AOT123T 등이 있습니다.

사이리스터 광커플러는 강력한 펄스를 생성하고 전환하기 위한 주요 모드에서 사용됩니다. 사이리스터 광커플러의 이미터는 LED이고 수신기는 실리콘 광사이리스터입니다. LED 방사가 중단되더라도 광사이리스터는 계속 켜져 있습니다. 이와 관련하여, LED의 제어광 신호는 사이리스터의 잠금을 해제하는 데 필요한 시간 동안만 공급될 수 있습니다. 이 모든 것이 광사이리스터 광커플러를 제어하는 데 필요한 에너지를 줄이는 것을 가능하게 합니다. 광사이리스터를 끄려면 외부 전압을 제거해야 합니다. 이 모든 것이 사이리스터 광커플러와 트랜지스터 광커플러를 구별합니다. 사이리스터 옵토커플러는 다음 매개변수로 설명됩니다.

1. 턴온 전류 I on (입력 작동 전류 I 입력, 작동) - 주어진 입력 모드에서 옵토커플러를 개방 상태로 전환하는 옵토커플러의 일정한 순방향 전류.

2. 펄스 스위칭 전류 I on. 옵토커플러를 개방 상태로 바꾸는 것은 주어진 지속 시간의 입력 전류 펄스의 진폭입니다.

3. U in - 주어진 입력 스위칭 전류에서 LED 입력의 입력 전압;

4. I 입력 - LED의 정전류를 입력합니다.

5. 나는 들어갔다. im - 옵토커플러의 입력 펄스 전류;

6. 나는 나갔다. 폐쇄 - 광사이리스터가 폐쇄되고 주어진 모드에서 출력 회로에 흐르는 폐쇄 상태의 출력 전류.

7. 나는 퇴장한다. 반환 - 광사이리스터가 닫힐 때 흐르는 출력 역전류;

8. U ost - 개방형 광사이리스터의 출력 전압;

9. 나는 퇴장한다. ud - 유지 전류 - 개방 상태에서 광사이리스터의 가장 작은 전류.

10. U 출력 최소 - 주어진 입력 신호에서 옵토커플러가 켜지는 광사이리스터의 최소 일정 출력 전압입니다.

11. U 출력 obr - 지정된 신뢰성이 보장되는 최대 출력 전압.

12. t on - on 시간은 최대값 레벨 0.5의 입력 전류 펄스와 레벨 0.9의 출력 전류 사이의 시간 간격입니다.

13. t 꺼짐 - 꺼짐 시간은 광사이리스터가 개방 상태로 전환되지 않는 영향을 받아 출력 전류의 끝부터 다음 출력 전류의 시작까지의 시간입니다.

14. C out - 닫힌 상태에서 사이리스터 옵토커플러 출력의 출력 커패시턴스.

사이리스터 광커플러의 예: AOU103A, ZOU103A, AOU103V, ZOU103B.

광커플러를 사용하면 개별 이미터-광검출기 쌍과 동일한 문제를 해결할 수 있지만 실제로는 이미터와 광검출기의 특성과 상대적 위치가 이미 최적으로 선택되어 있으므로 일반적으로 더 편리합니다.

다른 장치와 유사점이 없는 광커플러의 가장 확실한 적용에 대해 이야기한다면 갈바닉 절연 요소입니다. 광커플러(또는 광커플러라고도 함)는 서로 다른 논리 수준의 마이크로 회로를 인터페이스하기 위해 서로 다른 전위의 하드웨어 장치 간의 통신 장치로 사용됩니다. 이러한 경우 옵토커플러는 전기적 연결이 없고 독립적인 기능 부하를 전달하지 않는 블록 간에 정보를 전송합니다.

그다지 흥미로운 점은 고전류 및 고전압 장치의 광학 비접촉식 제어 요소로 광커플러를 사용하는 것입니다.

강력한 사이라트론, 분배 및 중계 장치, 전력 전환 장치 등을 발사하기 위한 장치를 구축하려면 옵토커플러를 사용하는 것이 편리합니다.

개방형 광 채널이 있는 광커플러는 다양한 환경의 매개변수를 모니터링하는 문제 해결을 단순화하고 다양한 센서(습도, 액체 수준 및 색상, 먼지 농도 등)를 생성할 수 있습니다.

가장 중요한 것 중 하나는 갈바닉 절연 회로를 통해 아날로그 신호를 왜곡 없이 전송하도록 설계된 선형 회로입니다. 이 문제의 복잡성은 광범위한 전류 및 온도에서 전달 특성의 선형화에 피드백 루프가 필요하다는 사실에 기인하며, 이는 갈바닉 절연이 있는 경우 기본적으로 구현이 불가능합니다. 따라서 그들은 두 개의 동일한 광커플러(또는 차동 광커플러)를 사용하는 경로를 취하며, 그 중 하나는 피드백을 제공하는 보조 요소로 작동합니다(그림 6.13). 이러한 회로에서는 차동 광커플러 KOD301A, KOD303A를 사용하는 것이 편리합니다.

그림에서. 그림 6.14는 광전자 결합을 갖춘 2단 트랜지스터 증폭기의 다이어그램을 보여줍니다. 트랜지스터 콜렉터 전류 변경 버몬트1 옵토커플러 LED 전류에 상응하는 변화가 발생합니다. 유1 트랜지스터의 기본 회로에 연결된 포토 레지스터의 저항 버몬트2 . 부하 저항에 아르 자형2 가장 밝은 부분

증폭된 출력 신호가 있습니다. 옵토커플러를 사용하면 증폭기의 출력에서 입력으로의 신호 전송이 거의 완전히 제거됩니다.

광커플러는 전자 장비의 장치 간 갈바닉 절연에 편리합니다. 예를 들어, 두 블록의 갈바닉 절연 회로(그림 6.15)에서 블록 출력의 신호는 1 블록 입력으로 전송됨 2 다이오드 옵토커플러를 통해 U1. 두 번째 블록으로 입력 전류가 낮은 집적 회로를 사용하면 증폭기를 사용할 필요가 없으며 이 경우 옵토커플러의 포토다이오드는 포토제너레이터 모드로 작동한다.

쌀. 6.13. 아날로그 신호의 갈바닉 절연: 01, 02 – 광커플러, U1, U2 – 연산 증폭기

쌀. 6.14. 광전자 커플링을 갖춘 2단 트랜지스터 증폭기

광커플러 및 광전자 마이크로 회로는 전기 연결이 닫히지 않은 블록 간에 정보를 전송하는 장치에 사용됩니다. 광커플러를 사용하면 통신 채널의 잡음 내성이 크게 향상되고 전원 회로와 공통 와이어를 따라 분리된 장치의 원치 않는 상호 작용이 제거됩니다. 광커플러를 사용하는 인터페이스 회로는 컴퓨팅 및 측정 기술, 자동화 장치, 특히 센서 또는 기타 수신 장치가 위험하거나 사람이 접근할 수 없는 조건에서 작동하는 경우 널리 사용됩니다.

예를 들어 갈바닉 독립 논리 요소 간의 통신 구현은 광전자 스위치를 사용하여 수행할 수 있습니다(그림 6.16). 광전자 스위치는 패키지 없는 광커플러와 표준 밸브를 포함하는 K249LP1 마이크로 회로일 수 있습니다.

광커플러를 사용하면 서로 다른 기능적 목적을 가진 블록을 인터페이스하는 문제의 해결을 단순화할 수 있습니다.
예를 들어 교류 네트워크에서 전원을 공급받는 액추에이터 및 저전압 직류 전원에서 전원을 공급받는 제어 신호 생성 회로와 같은 전원 공급 장치의 특성입니다.

다양한 유형의 로직(TTL(트랜지스터-트랜지스터 로직), 이미터 결합)을 사용하여 디지털 마이크로 회로를 조정하는 경우에도 큰 문제 그룹이 나타납니다.

제어 논리(ESL), 상보성 금속 산화물 반도체 구조(CMOS) 등. 트랜지스터 광커플러를 사용하는 MIS가 있는 TTL 요소용 매칭 회로의 예가 그림 6.17에 나와 있습니다. 입력 및 출력 단계에는 공통 전기 회로가 없으며 다양한 조건과 모드에서 작동할 수 있습니다.

예를 들어 의료 진단 장비에서 센서가 인체에 부착되고 센서 신호를 증폭 및 변환하는 측정 장치가 네트워크에 연결되는 경우와 같은 많은 실제 사례에서 이상적인 갈바닉 절연이 필요합니다. 측정부가 오작동할 경우 사람에게 감전될 위험이 있습니다. 센서 자체는 별도의 저전압 전원에서 전원을 공급받으며 절연 광커플러를 통해 측정 장치에 연결됩니다(그림 6.18).

광커플러는 "접지되지 않은" 입력 장치가 "접지된" 출력 장치와 인터페이스되어야 하는 다른 경우에도 유용합니다. 예는 다음과 같습니다

일부 작업에는 텔레타이프 통신 회선을 디스플레이에 연결하는 것, 전화선에 연결된 "자동 비서" 등이 포함될 수 있습니다. 예를 들어 통신선을 디스플레이와 연결하는 회로에서 (그림 6.19, ㅏ) 연산 증폭기는 디스플레이 입력에서 필요한 신호 수준을 제공합니다. 마찬가지로 전송 콘솔을 통신 회선에 연결할 수 있습니다 (그림 6.19, 비).

쌀. 6.19. "접지되지 않은" 장치와 "접지된" 장치 페어링

쌀. 6.20. 광전자 반도체 릴레이:

a – 평상시 열림, b – 평상시 닫힘

광전자 갈바닉 절연을 통해 광검출기의 증폭된 신호를 액추에이터(예: 전기 모터, 릴레이, 광원 등)에 전송하는 것이 편리합니다. 이러한 디커플링의 예로는 가장 일반적인 반도체 릴레이의 두 가지 변형인 개방형과 폐쇄형이 있습니다(그림 6.20). 릴레이는 DC 신호를 전환합니다. 옵토커플러의 포토트랜지스터에서 감지된 신호는 트랜지스터를 엽니다. VT1, VT2그리고 부하를 켠다

(그림 6.20, ㅏ) 또는 비활성화합니다(6.20, 비).

그림 6.21. 광전자 펄스 변압기

펄스 변압기는 현대 전자 장비의 매우 일반적인 요소입니다. 다양한 펄스 발생기, 펄스 신호의 전력 증폭기, 통신 채널, 원격 측정 시스템, 텔레비전 장비 등에 사용됩니다. 자기 코어와 권선을 사용하는 펄스 변압기의 전통적인 설계는 마이크로 전자 공학에 사용되는 기술 솔루션과 호환되지 않습니다. 대부분의 경우 변압기의 주파수 응답은 저주파 및 고주파 신호를 모두 만족스럽게 재생할 수 없습니다.

다이오드 광커플러를 기반으로 거의 이상적인 펄스 변압기를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 다이오드 광커플러가 있는 광전자 변압기 회로에는 트랜지스터가 표시됩니다(그림 6.21). VT1옵토커플러 LED를 제어합니다. U1포토다이오드에서 생성된 신호는 트랜지스터에 의해 증폭됩니다. VT2그리고 VT3.

펄스 상승 시간은 주로 광커플러의 속도에 따라 달라집니다. 포토다이오드는 최고의 성능을 가지고 있습니다. 피— 나— N-성
구조. 출력 펄스의 상승 및 하강 시간은 수십 나노초를 초과하지 않습니다.

광커플러를 기반으로 하나 이상의 광커플러와 일치하는 마이크로전자 회로, 증폭기 및 기타 기능 요소를 포함하는 광전자 마이크로 회로가 개발 및 생산되었습니다.

입력 및 출력 신호 레벨, 공급 전압 및 기타 매개변수 측면에서 다른 표준 마이크로전자 요소와 광커플러 및 광전자 마이크로회로의 호환성으로 인해 특수 매개변수 및 특성을 표준화해야 할 필요성이 결정되었습니다.

전기적 강도(입력 회로와 출력 회로 사이의 허용 전압)는 장치 설계에 따라 다릅니다. 일반적인 국내 DIP 패키지의 경우 회로 간 최대 전압은 500 또는 1000V로 정규화되고 절연 저항은 10 11 Ohms로 정규화됩니다. 이러한 장치의 실제 전기 항복 전압은 수 킬로볼트 정도입니다.

광커플러의 더 낮은 작동 주파수는 제한되지 않습니다. 광커플러는 DC 회로에서 작동할 수 있습니다. 디지털 신호의 고주파 전송에 최적화된 광커플러의 상위 작동 주파수는 수백 MHz에 이릅니다. 선형 광커플러의 상위 작동 주파수는 상당히 낮습니다(수~수백 kHz). 백열등을 사용하는 가장 느린 광커플러는 실제로 몇 Hz 정도의 차단 대역을 갖는 효과적인 저역 통과 필터입니다.

분류

통합 정도별

광커플러(또는 기본 광커플러) - 두 개 이상의 요소로 구성됨(한 본체에 조립된 요소 포함)
광전자 집적 회로, 하나 이상의 광커플러를 포함합니다(증폭기와 같은 추가 구성 요소 포함 또는 제외).

광채널 유형별

개방형 광 채널 포함
폐쇄형 광 채널 포함

광검출기 유형별

양극성(일반 또는 복합) 광트랜지스터 포함
전계 효과 광트랜지스터 사용

현재 광전자공학에서는 두 가지 방향을 구분할 수 있습니다.

광전 변환 원리를 기반으로 하는 전기 광학은 내부 광전 효과와 전계 발광에 의해 고체로 구현됩니다.
광학은 고체와 전자기 방사선의 상호 작용의 미묘한 효과를 기반으로 하며 레이저 기술, 홀로그래피, 광화학 등을 사용합니다.

광학 컴퓨터를 만드는 데 사용할 수 있는 광학 요소에는 두 가지 클래스가 있습니다.

광커플러
양자 광학 요소.

이들은 각각 전자-광학 및 광학 방향을 대표합니다.

광검출기 유형에 따라 광커플러 전달 함수의 선형성이 결정됩니다. 가장 선형적이므로 아날로그 장치 작동에 적합한 것은 저항기 광커플러이고 그 다음에는 수신 포토다이오드 또는 단일 바이폴라 트랜지스터가 있는 광커플러입니다. 복합 바이폴라 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터가 포함된 광커플러는 전송 선형성이 필요하지 않은 펄스형(스위치, 디지털) 장치에 사용됩니다. 광사이리스터가 있는 광커플러는 제어 회로와 제어 회로의 갈바닉 절연에 사용됩니다.

용법

광커플러에는 다양한 특성을 활용하는 여러 가지 애플리케이션이 있습니다.

기계적 충격

기계식 마우스의 광커플러 좌표 카운터

기계적 동작(겹침)에 액세스할 수 있는 개방형 광학 채널이 있는 광커플러는 다양한 존재 감지기(예: 프린터의 용지 감지기), 끝(또는 시작) 센서, 카운터 및 이를 기반으로 하는 개별 속도계(예: 프린터의 용지 감지기)의 센서로 사용됩니다. , 기계 기계의 카운터 조정), 마우스, 비중계).

갈바닉 절연

동의어:

다른 사전에 "옵토 커플러"가 무엇인지 확인하십시오.

러시아어 동의어의 광 커플러 사전. 광커플러 명사, 동의어 수: 1 광커플러 (1) 동의어 사전 ASIS. V.N. 트리신. 2013년… 동의어 사전

광커플러(광커플러)는 전류 신호를 광속으로 변환하는 데 사용되는 전자 장치입니다. 광 신호는 광 채널을 통해 전송되며 역전송 및 빛을 전기 신호로 변환하는 경우도 발생합니다.

광커플러 장치는 발광기와 광선 변환기(광검출기)로 구성됩니다. LED는 최신 장치에서 방출기로 사용됩니다. 이전 모델은 작은 백열 전구를 사용했습니다. 광커플러의 두 구성 요소는 공통 하우징과 광 채널로 통합됩니다.

광커플러의 종류와 디자인

광커플러를 그룹으로 분류할 수 있는 몇 가지 기준이 있습니다. 광커플러 제품을 클래스로 분류할 때 광검출기 유형과 장치의 일반 설계 특징이라는 두 가지 요소를 고려해야 합니다.

광커플러 분류의 첫 번째 징후는 모든 광커플러의 입력에 LED가 있다는 사실에 의해 결정되므로 작동 기능은 광검출기 장치의 속성에 따라 결정됩니다. 두 번째 특징은 광커플러 사용의 특징을 결정하는 디자인입니다.

이러한 혼합 분리 원리를 사용하여 광커플러 장치의 세 그룹을 구분할 수 있습니다.

기본 광커플러.
광전자공학 마이크로회로.
특수 광커플러.

그룹에는 다양한 유형의 장치가 포함됩니다. 널리 사용되는 광커플러의 경우 다음과 같은 일부 명칭이 사용됩니다.

디– 다이오드.
티– 트랜지스터.
아르 자형– 저항기.
유– 사이리스터.
티 2– 복잡한 광트랜지스터를 사용합니다.
DT– 다이오드 트랜지스터.
2D(2T)– 다이오드 차동 또는 트랜지스터.

광커플러의 속성 시스템은 광커플러의 속성 시스템을 기반으로 합니다. 이 시스템은 네 가지 속성 및 모드 그룹으로 구성됩니다.

옵토커플러의 입력 회로를 특성화합니다.
출력 매개변수의 특성을 지정합니다.
이는 수광기에 대한 방출기의 작용 정도와 통신 구성 요소인 광커플러를 통과하는 신호 전달의 특징을 결합합니다.
갈바닉 절연의 특성을 결합합니다.

주요 광커플러 매개변수는 전송 및 갈바닉 절연 특성으로 간주됩니다. 트랜지스터 및 다이오드 광커플러의 중요한 값은 전류 전달 계수입니다.

광커플러의 갈바닉 절연 지표는 다음과 같습니다.

허용되는 피크 출력 및 입력 전압.
허용되는 최대 출력 및 입력 전압.
디커플링 저항.
통로 용량.
출력 및 입력 전압의 허용 가능한 최대 변화율.

첫 번째 매개변수가 가장 중요합니다. 이는 광커플러의 전기적 강도와 갈바닉 절연으로 사용되는 능력을 결정하는 데 사용됩니다.

이러한 광커플러 매개변수는 광커플러 기반 집적 회로에도 적용 가능합니다.