芝識課堂【分立半導(dǎo)體】——電路中的“無聲英雄”：光學(xué)器件（上）

時(shí)間：2021-10-18 16:11:06

關(guān)鍵字：電路器件半導(dǎo)體

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電氣隔離是電路設(shè)計(jì)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前，一種常用的隔離方法是利用隔離器／固態(tài)繼電器等光半導(dǎo)體器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。所謂的光半導(dǎo)體器件是通過半導(dǎo)體光-電子（或電-光子）轉(zhuǎn)換效應(yīng)制成的各種功能器件，從早期的被動式光接收和光轉(zhuǎn)換器件，到后期的主動式光學(xué)應(yīng)用器件，光半導(dǎo)體器件在某些應(yīng)用方面（如光通信、光信息處理等）正在發(fā)揮著的舉足輕重的作用。

目前主要的光半導(dǎo)體類型主要分為三種：即發(fā)光器件、受光器件以及復(fù)合器件。其中發(fā)光器件是指如可見光LED、紅外LED、紫外LED、激光二極管等，受光器件則以光傳感器、太陽能電池、CMOS傳感器為代表，而復(fù)合器件最為常見的就是光耦和光纖耦合器。

在今天的芝識課堂中，我們就帶大家一起了解光學(xué)器件在電路隔離中的重要應(yīng)用。

LED的發(fā)光原理與波長范圍：

LED依靠發(fā)射光的波長不同來顯示不同的顏色，LED不僅可以發(fā)射可見光，還可以產(chǎn)生紫外光乃至紅外光。發(fā)射波長可通過“λ（nm）＝1240／Eg（eV）”化合物半導(dǎo)體材料能隙（Eg）的等式進(jìn)行表示。不同材料的LED，可發(fā)出不同的光線。具體而言，擁有較大能隙的材料發(fā)射較短的波長，擁有較小能隙的材料發(fā)射較長的波長。

對于應(yīng)用在電視遙控器等的紅外LED，常使用GaAs（砷化鎵）材料；對于紅色／綠色指示器LED，常使用GaP（磷化鎵）或InGaAlP（磷化鋁鎵銦）；對于藍(lán)色LED，常使用InGaN（氮化銦鎵）或GaN（氮化鎵）材料。

除了LED之外，光耦也是一種應(yīng)用廣泛的光學(xué)器件。

光耦的基本介紹：

光耦合器把發(fā)光元件（LED）和光電探測器（光敏元件）封裝于同一殼體中，這可確保信號不受外界干擾。在運(yùn)行中，其通過發(fā)光元件將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并由受光器件接收，以此實(shí)現(xiàn)信號傳遞。

雖然光耦是一種光學(xué)器件，但它不處理光，而是處理電信號。光耦合器的主要特點(diǎn)是單向傳輸性，因此，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，具有抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長，傳輸效率高等特點(diǎn)。在復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，光耦器件被廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、級間隔離、開關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。

作為一種比較常見的隔離控制器件，光耦器件對于電路保護(hù)起到了極其重要的作用。在下一期的芝識課堂中我們將跟大家深入介紹光耦的類型與安全標(biāo)準(zhǔn)，敬請關(guān)注吧！

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