光电二极管范例(3篇)
光电二极管范文
【关键词】光电耦合器;光电耦合器检测仪;测试
本文介绍的光电耦合器检测仪是一种检测四引脚光电耦合器好坏的专用检测仪器，此仪器不但测试准确可靠速度快，而且体积小携带方便。首先，让我们来了解一下四引脚光电耦合器的工作原理。
1.光电耦合器的工作原理
图1
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电光电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成，如图1所示。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。其工作原理是在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电光电的转换。
2.光电耦合器好坏的测试方法
2.1比较法
拆下怀疑有问题的光电耦合器，用万用表测量其内部二极管、三极管的正反向电阻值，用其与好的光电耦合器对应脚的测量值进行比较，若阻值相差较大，则说明光电耦合器已损坏。此法可靠性差，其实只能测试光电耦合器发光二极管部分是否好坏。
2.2数字万用表检测法
图2
检测电路如图2所示，检测时将光电耦合器内接二极管的＋端1脚和－端2脚分别插入数字万用表的Hfe的c、e插孔内，此时数字万用表应置于NPN挡；然后将光电耦合器内接光电三极管c极4脚接指针式万用表的黑表笔，e极3脚接红表笔，并将指针式万用表拨在R×1k挡。这样就能通过指针式万用表指针的偏转角度（实际上是光电流的变化），来判断光电耦合器的情况。指针向右偏转角度越大，说明光电耦合器的光电转换效率越高，即传输比越高，反之越低；若表针不动，则说明光电耦合器已损坏。
2.3光电效应判断法
图3
检测电路如图3所示，将万用表置于R×1k电阻挡，两表笔分别接在光电耦合器的输出端3、4脚；然后用一节1.5V的电池与一只50～100Ω的电阻串接后，电池的正极端接光耦的1脚，负极端碰接2脚，或者正极端碰接1脚，负极端接2脚，这时观察接在输出端万用表的指针偏转情况。如果指针摆动，说明光电耦合器是好的，如果不摆动，则说明光电耦合器已损坏。万用表指针摆动偏转角度越大，表明光电转换灵敏度越高。
3.光电耦合器检测仪
3.1光电耦合器检测仪的结构
图4
光电耦合器的结构如图4所示，电源用3V～6V的普通电池或者锂电池，R1和R2的阻值是200Ω～300Ω，S是按键开关，按下导通，松手断开，指示灯发光二极管可用普通色光二极管，也可用LED二极管，1234的位置安上一个专用的四孔光电耦合器插座，整个装置安在一个小盒子内，这样携带和使用非常方便。
3.2光电耦合器检测仪的工作原理
图5
电路原理图如图5所示，光电耦合器检测仪的工作原理是利用了光电耦合器正常工作的原理，给光电耦合器提供正常工作的条件，检测其是否能够正常工作。检测光电耦合器时，把怀疑的光电耦合器插在检测座上，按下按键开关S，如果光电耦合器是好的，那么光电耦合器发光二极管部分将发光，光电耦合器光敏三极管部分接受到光照时将导通，电流流过外部的指示灯发光二极管时将发光。否则，指示灯发光二极管不发光，说明光电耦合器已经损坏。
下面让我们来详细分析一下光电耦合器损坏的几种情况，以及检测到的现象：
第1种情况：光电耦合器发光二极管击穿
当按下S时，虽然有电流流过光电耦合器的发光二极管部分，但是发光二极管部分不会发光，即使光敏三极管部分是好的也不会导通，当然指示灯发光二极管也不会亮。
第2种情况：光电耦合器发光二极管烧断
当按下S时，不会有电流流过光电耦合器的发光二极管部分，发光二极管部分不会发光，即使光敏三极管部分是好的也不会导通，当然指示灯发光二极管也不会亮。
第3种情况：光电耦合器光敏三极管击穿
无论光电耦合器发光二极管部分是好是坏，光电耦合器光敏三极管都有电流流过，所以按不按开关S，只要一插上去，指示灯发光二极管就亮。
第4种情况：光电耦合器光敏三极管烧断
光电二极管范文
关键词:本科实验时间特性教学改革
中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0212-02
《光电子技术》课程是光信息科学与技术、电子专业本科生的重要的基础专业课之一,通常还配备有《光电技术实验》。理论课程教授学生光与光源的知识,并着重介绍了光电探测器的工作原理与特性参数;实验课程使学生在光电探测方面具有坚实的理论基础、扎实的电路设计与动手能力,可提高学生综合素质,为电子科技创新提供必要的技术基础[1]。
现今大学教育注重完善本科生的教学实验室,科教仪器厂家也积极开发与课堂知识紧密相关的实验设备。但是,厂家设计的实验设备追求更多的利率,设计得集成化很高,以盒子封装,学生实验时仅需通过简单地插线即可完成,因此实验课程的本质动手能力就被忽略了。在本文中,我们将介绍光电元件时间特性的实验。在光通信等应用领域,光电元件需要响应交变信号,人们尤其需要考察不同光电元件在时间方面的响应特性[2]。通过设计光电元件时间特性测量实验,能够有助于本科生掌握光电元件的时间特性知识,并考察学生多方面的实验动手能力、常用电子设备的使用能力。
1实验仪器及设计方案
本实验所需仪器包括直流电源、示波器以及信号发生器;元件需要光敏电阻、LED、红外发光二极管、红外光电二极管、光电三极管,以及若干电阻、面包板、导线与鳄鱼夹等。
测量电路见图1[3]。图中是采用光敏电阻作为光接收元件,也可替换为光电二极管或者光电三极管。测量电路的原理是:信号发生器产生方波信号从而交变的光信号,光电元件接收光信号后,负载电阻RL上产生的压降将随光信号的交变而有所变化。
输入的方波信号如图2,光电元件接收后在负载电阻两端的电压信号可能出现图2b和2c的两种情况。其中,图2b是指光电元件能够响应该频率的光信号,能够在响应强光照而输出高电平的平坦信号;出现图2c的波形,则元件无法及时响应交变的光信号、产生波形严重失真。这里,我们将输出的电压信号的最大幅值标记为U0。对于图2b,还包含两个重要参数:上升时间以及下降时间[3～4]。上升时间指的是负载电阻的输出电压由10%上升到90%所用的时间,下降时间指输出电压由90%下降至10%的时间。
2实验内容的设计与拓展思考
图2电路可测量光敏二极管、光电二极管、光电三极管等多种元件的时间特性。由于各种元件的特性略有差别,在具体的实验内容上还可以采用不同的设计与扩展。
2.1光敏电阻
(1)弱光照与强光照下,上升时间与下降时间的测量。由理论知识可知,光敏电阻的响应时间与载流子的寿命有关,并且在强光照与弱光照条件下也不尽相同,因此这部分实验要求学生分别在较弱的光照与较强光照下,测量负载电阻的输出信号,并由此计算载流子的上升时间与下降时间。
(2)频率特性的测量。频率特性曲线,指的是光电元件的灵敏度随着入射光照频率f的变化而变化的特性。灵敏度的定义为负载电阻的输出电压U0与入射光照的比值,在入射光照保持不变的情况下,频率特性曲线可简化为输出电压与入射光频率的关系。因此,本实验测量的是U0(f)的关系曲线。
需要注意的是,光电元件的上限截止频率fc指的是灵敏度下降到最大灵敏度时候的0.707位置。我们可以根据测得的曲线,找到该元件的上限截止频率,这里我们简称该方法为曲线测量法。另外,可采用直接测量法,通过观察低频时的输出电压,再找到衰减到0.707的输出电压时对应的频率。我们建议使用曲线测量法,因为由曲线测定处于0.707的衰减位更加准确。这里要求掌握频率特性曲线、上限截止频率的定义,以及如何绘制频率特性曲线、如何测量上限截止频率等。
2.2光电二极管/光电三极管
(1)上升时间与下降时间的测量,以及与负载电阻的关系。由于光电二极管与光电三极管的时间特性由外电路的电路时间常数决定,因此我们需要考察选择不同负载电阻时上升时间与下降时间的测量。测量时选择图1电路,但至少接入2种以上的负载电阻测量。
(2)不同负载电阻下测量频率特性。光电二极管及光电三极管的频率特性与负载电阻有关,因此我们需要考察的是不同负载时的频率特性。考虑到实验操作量与课时安排,我们建议测量光电二极管及光电三极管的上限截止频率与负载之间的关系曲线,选择使用直接测量法测量上限截止频率,并最终得到横坐标为负载、纵坐标为上限截止频率的曲线。这里要求学生深刻理解负载电阻对时间、频率响应特性的影响。
光电二极管范文篇3
各种不同结构的光耦可满足输入、输出隔离；输入与输出共地或不共地；输入、输出是直流或交流，使用极为灵活，因此应用极为广泛，这里介绍一些典型应用电路。
1．隔离线性放大器电路如果将输入的交流信号调制成与信号电压成比例的调制电流，则经光耦后再经放大可实现隔离线性放大，电路如图1所示。
由+5V电压及限流电阻（R1及RP）给发光二极管一个偏置电流IFO（一般IFO取得大一点，约10mA），交流信号电压经C1、R2后加在发光二极管上，叠加在IFO上形成调制电流。经光耦后输出调制的光电流，在R3上产生一个与输入电压成比例的调制电压，此电压经C2隔直，交流成分则经放大器放大输出。
这里要指出的是经光耦的电-光及光-电转换，线性度不是很高。为了减小失真，偏置的电流IFO要大，信号电压产生的调制电流的峰值电流不超过5mA，可使输出电压失真较小。这种光电隔离放大器比隔离放大器要便宜得多。另外，光电三极管的地用表示（说明与输入电压不共地）。
采用PS2701有较好的线性度，输入信号的频率可在音频范围。
2．市电监测电路图2是一种市电监测电路，当停电时报警。采用TLP126光耦经限流电阻直接与市电220V连接，使光耦的发光二极管发光，光电三极管导通，使10kΩ电阻上的电压接近Vdd（光电三极管的饱和管压降小于0.5V），外接功率MOSFET（VT）的-VGS＜1V，则VT截止，报警电路不工作。3.3μF电容是用来稳定VT栅极的电压，防止交流电压过零使栅极电压变化太大而产生误动作。
市电停电时，发光二极管无电流，光电三极管截止，VT的-VGS=9V，VT导通，报警电路工作。
Si9400是P沟道功率MOSFET，其主要参数是VDS=-20V，在VGS=-10V时RDS(ON)=0.25Ω，ID=±2.5A。8管脚SO封装，管脚排列如图3所示，使用时，四个D要焊在一起，两个S要焊在一起以便于散热。
3．防盗报警器电路一种用抽屉被撬防盗报警器电路如图4所示。它由光遮断器、遮断片及有关电路组成。光遮断器是一种光电传感器，它由红外发光二极管及光电三极管及黑色塑料外壳组成，其剖面如图4左边所示，其外形如图4右边所示。
其工作原理与光耦完全相同，区别仅仅是它由遮断片来阻挡光路使光电三极管截止；当遮断片后移，发光二极管的红外光照到光电三极管，光电三极管导通。
光遮断器安装在抽屉的底部，遮断片装在抽屉上，如图5所示。要使防盗报警器工作，接通Vcc（+5V）及Vdd（+9V）。抽屉未被撬时，遮断片遮住光路，光电三极管截止，VT无ID，VT也截止，光耦（TLP169G）的发光二极管无电流，光触发双向可控硅截止，报警电路不工作。
当小偷撬开抽屉，拉出抽屉时，遮断片退后，光遮断器光路通，光电三极管导通，VT相继导通，光耦中的发光二极管工作，光触发双向可控硅导通，报警器电路工作。
这个电路的特点是，一旦报警器工作，即使将抽屉关上，遮光片遮断光路，但双向可控仍然导通，报警电路仍一直报警，即使小偷发现光遮断器，将它破坏，但报警电路还工作。按一下开关K断开Vdd才能使报警电路不工作。
这里VCC的地与Vdd的地不共地，图中用两种地的符号表示。
由于光遮断器有多种型号，要求发光二极管的工作电流IF各不相同，必要时要调整R1的大小，使其满足IF的要求。
TLP160G的输出部分光触可控硅的最大工作电流在25℃时可达100mA（随着温度增加而减小）。若报警电路工作电流大于80mA，最好外接VT2，如图6所示。
4．交流固态继电器电路
TLP160G光耦用得最广的是用作交流固态继电器。它可以与外接双向可控硅作简单连接来驱动市电供电的各种负载。其电路如图7所示。输入三极管VT的基极的控制信号为高电平时，VT导通，红外发光二极管也导通（VCC经RIN、红外发光二极管、经VT的C、E极到地），光触发双向可控硅导通；这使外接功率较大的三端双向可控硅导通，负载RL得电。其工作原理相当于图8中的控制开关：K闭合，双向可控硅导通；K断开，双向可控硅截止。
如果将虚线框内的电路做成一个单独的模块，它就是一个交流固态继电器。图7的电路适合于电阻性负载，若是电感性负载，电路中增加一个RC，如图9所示。
这种交流固态继电器有一个缺点，它的双向可控硅不是在交流电过零时触发导通，其结果是正弦波不完整，这瞬间会产生对电网的干扰。外接三端双向可控硅耐压要大于400V，工作电流应大于负载最大电流。
