Ответы на контрольные вопросы:

1. Какие типы оптопар вы знаете, и чем они отличаются друг от друга?

Резисторные оптопары. Они имеют в качестве излучателя сверхмощную лампочку накаливания или светодиод. Приемником излучения является фоторезистор, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

Применяются: для коммутации, для автоматического регулирования усиления, для связи между каскадами, для управления бесконтактными делителями напряжения и т. д.

Диодные оптопары. Они содержат обычно кремниевый фотодиод и арсенид-галлиевый светодиод

Транзисторные оптопары имеют в качестве излучателя Ga As-светодиод, а в качестве приемника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор

Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор и применяются исключительно в ключевых режимах

Отличие всех оптопар от друг друга в характеристиках, строении и особенностях применения.

2. Как работает опторезистор, какова его основная регулировочная характеристика?

Выходная цепь питается от источника (=) или (~) напряжения Е_и, имеет нагрузку R_н. Напряжение управления U_упр, подаваемое на светодиод, управляет током в нагрузке.

3. Как влияет температура на характеристики оптопар?

Параметры оптопар зависят от температуры. Повышение температуры фоторезистора приводит к увеличению его светового сопротивления и снижению фототока. При повышении температуры темновой ток увеличивается, темновое сопротивление уменьшается.

4. Как работает диодная оптопара в фотогенераторном режиме?

Фотодиод может включаться без внешнего источника питания — это т.н. преобразовательный (фотогенераторный) режим. Под действием света в р-n переходе происходит генерация пар носителей заряда (электронов и дырок). Накопление основных носителей в областях р и n приводит к возникновению фото-ЭДС.

При увеличении облучения генерация пар носителей растет и увеличивается величина фото-ЭДС, до тех пор, пока она не уравновесит внутреннее диффузионное поле р-n перехода.

5. Почему диодную оптопару часто используют в фотодиодном режиме?

Фотодиодный режим обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с фотогальваническим: повышенные быстродействие и чувствительность

фотодиода к длинноволновой части оптического спектра, а также более широкий динамический диапазон с линейной характеристикой.

6. Нарисуйте структуру p-n переходов фототранзистора и объясните его работу.

Если подать напряжение между базой и коллектором, сместив коллекторный переход в обратном направлении и оставив эмиттерный вывод неподключенным к схеме, то такое включение биполярного фототранзистора ничем не будет отличаться от схемы включения фотодиода. При поглощении квантов света в базовой и коллекторной областях образуются неравновесные пары носителей заряда (электроны и дырки).

Неосновные носители (дырки в n-базе и электроны в p-коллекторе для транзистора р-n-р-типа) диффундируют к коллекторному переходу, втягиваются существующим там электрическим полем в коллекторный переход и проходят через него, создавая тем самым фототок.

7. Чем отличается фотосимистор от фототранзистора по структуре и по характеристикам?

Транзисторные оптопары имеют в качестве излучателя Ga As-светодиод, а в качестве приемника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор. Основные параметры аналогичны параметрам резисторных оптопар. Дополнительно указываются мах токи, напряжения и мощность, относящиеся к входной цепи, темновой ток фототранзистора, время включения и время выключения.

Оптопары этого типа работают обычно в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, в устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле. Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор и применяются исключительно в ключевых режимах.

Фотосимисторы используются при управлении более мощными тиристорами или симисторами, обеспечивая гальваническую развязку цепей управления. Применяются в качестве ключей переменного тока с изолированным управлением.