摘要：半導(dǎo)體光電耦合器現(xiàn)已發(fā)展成為一類特殊的半導(dǎo)體隔離器件。它體積小、壽命長、無觸點、抗干擾、能隔離，并具有單向信號傳輸和容量連接等功能。文中介紹了光電耦合器的典型結(jié)構(gòu)和特點以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，最后給出了半導(dǎo)體電隔離耦合器件的多種應(yīng)用電路實例。

    關(guān)鍵詞：發(fā)光器件 光接收器件 輸入 輸出 光電耦合器

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和光電子學(xué)的發(fā)展，一種能有效地隔離噪音和抑制干擾的新型半導(dǎo)體器件——光電耦合器于1966年問世了。光電耦合器的優(yōu)點是體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。光電耦合器按光接收器件可分為有硅光敏器件（光敏二極管、雪崩型光敏二極管、PIN光敏二極管、光敏三極管等）、光敏可控硅和光敏集成電路。把不同的發(fā)光器件和各種光接收器組合起來，就可構(gòu)成幾百個品種系列的光電耦合器，因而，該器件已成為一類獨特的半導(dǎo)體器件。其中光敏二極管加放大器類的光電耦合器隨著近年來信息處理的數(shù)字化、高速化以及儀器的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，其需求量不斷增加。

1 光電耦合器的結(jié)構(gòu)特點

光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個密閉的管殼內(nèi)，然后利用發(fā)光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當(dāng)在輸入端加電信號時，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實現(xiàn)了以“光”為媒介的電信號傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構(gòu)成了一種中間通過光傳輸信號的新型半導(dǎo)體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接三種。圖1是三種系列的光電耦合器電路圖。

光電耦合的主要特點如下：

●輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10 10Ω，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達(dá)到10kV以上。

●由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐�，所以信號從光源單向傳輸�(shù)焦饨邮掌鲿r不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號也不會影響輸入端。

●由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。

●容易和邏輯電路配合。

●響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。

●無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。

2 光電耦合器的發(fā)展現(xiàn)狀

日本光電耦合器的市場雖不太大，但卻以40%的年增長率增大，其主要原因是每一個程序控制器里都要用到20～30個甚至更多的光電耦合器�，F(xiàn)在，光電耦合器已顯示出一種朝大容量和高速度方向發(fā)展的明顯趨勢。美、日兩國生產(chǎn)的光電耦合器以紅外發(fā)光二極管和光敏器件管組成的器件為主，該類器件大約占整個美、日兩國生產(chǎn)的全部光電耦合器的60%左右。因為這種類型的器件不僅電流傳輸效率高（一般為7～30%），而且響應(yīng)速度比較快（2～5μs），因而能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用場合要求。日本橫河電機公司用GaAsP紅外發(fā)光二極管作輸入端，PIN光電二極管作接收端制成的三種高速光電耦合器的絕緣電壓都在3000伏以上，其中5082—43610型超高速數(shù)字光電耦合器和5082—4361型高共模抑制型光電耦合器的響應(yīng)速度均可達(dá)到1