15 оптоэлектронные приборы

4 Конструкции оптоэлектронных приборов

Конструктивно-технологическое оформление оптронов производится с учетом оптимизации функциональных, стоимостных и других параметров. Основным требованием является обеспечение эффективной оптической связи и электрической изоляции между источником и приемником. На рис.9 показаны наиболее типичные конструкции оптопар. Применяемые в настоящее время оптроны являются гибридными устройствами, что относится к конструктивным недостаткам. Разрабатываются также монолитные оптопары, которые представляют собой интегрированные твердотельные излучающие и приемные структуры, изготавливаемые в одном технологическом процессе.

О
днако до сих пор ни в одном варианте монолитных оптронов не удалось добиться сочетания всех необходимых параметров: долговечности, надежности, и устойчивости к внешним факторам. Основными нерешенными проблемами остаются низкая эффективность излучательной и фоточувствительной структур, плохая светопередача и изоляция, неудовлетворительная совместимость используемых материалов.
5 Параметры оптоэлектронных приборов

Элементарный оптрон представляет собой четырехполюсный прибор, поэтому имеет 3 основные характеристики – входную, передаточную и выходную.

Входная характеристика представляет собой ВАХ излучателя. Выходная – соответствующая характеристика фотоприемника (при заданном токе на входе оптрона). Передаточная характеристика – зависимость тока на выходе I₂ от тока на входе I₁ (в общем случае нелинейная).
Статический коэффициент передачи по току . Для большинства оптронов K_I является паспортным параметром (от 0,5% для диодных до 100% для транзисторных).
Суммарное быстродействие оптрона часто характеризуют временем переключения t_n = t₁ + t₂, где t₁ и t₂ – времена нарастания и спада сигнала на выходе оптрона. Быстродействие оптрона неодинаково у разных типов оптронов, зависит от режимов работы и лежит в пределах от 10^-9 до 10^-1 с. Быстродействие также может характеризоваться граничной частотой, f_гр, которара лежит в пределах от 5 кГц до 10 МГц.
Параметры изоляции: максимально допустимое напряжение между входом и выходом V_из статическое или пиковое (при работе с переменными сигналами). Высокое сопротивление изоляции - R_из ~ 10¹² Ом – исключает обратную связь по току. Однако, наличие проходной емкости С_пр (между входом и выходом оптрона) обуславливает связь по переменному току, т.е. скачок напряжения ΔV₂ на выходе за время Δt приводит к появлению емкостного тока . Значение проходной емкости обычно составляет ~ 1 пФ.