发光器件与光电耦合器件概述讲稿.ppt

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1、发光器件与光光器件与光电耦合器件概述耦合器件概述第一页，讲稿共四十九页哦光源光源热辐射光源射光源气体放气体放电光源光源固体固体发光光源光光源激光器激光器太阳太阳白白炽灯、灯、卤钨灯灯黑体黑体辐射器射器汞灯汞灯荧光灯光灯钠灯灯氙灯氙灯金属金属卤化物灯化物灯空心阴极灯空心阴极灯场致致发光灯光灯发光二极管光二极管气体激光器气体激光器固体激光器固体激光器染料激光器染料激光器半半导体激光器体激光器温度温度辐射射发光光光致光致发光光阴极射阴极射线发光光放射放射线发光光电致致发光光注入式注入式电发光光 第二页，讲稿共四十九页哦LED(Light emitting diode)第三页，讲稿共四十九页哦l6.1

2、 发光二极管的基本工作原理与特性光二极管的基本工作原理与特性 6.1.1 发光二极管的光二极管的发光机理光机理 发光光二二极极管管（即即LED）是是一一种种注注入入电致致发光光器器件件，它它由由 P型型和和 N型型半半导体体组合合而而成成。其其发光光机机理理常常分分为PN结(同同质结)注入注入发光光(发生在生在p区区)与异与异质结注入注入发光光(发生在生在n区区)两种。两种。本章主要介本章主要介绍注入式半注入式半导体体发光器件光器件(LED、LD)及光及光电耦合器件。耦合器件。重点：重点：LED、LD的的发光原理及光光原理及光电耦合器件的耦合器件的应用用第四页，讲稿共四十九页哦l1.PN结（同

3、同质结）注入）注入发光光 PN结处于平衡于平衡时，存，存在一定的在一定的势垒区，其能区，其能带如如图6-1 所示。当加正偏所示。当加正偏压时，PN结区区势垒降低降低，从从扩散区注入的大量非散区注入的大量非平衡平衡载流子不断地复合流子不断地复合发光，并主要光，并主要发生在生在p区区。第五页，讲稿共四十九页哦hu EgEg(b)V(a)pn+EgeVoEFpn+Electron in CBHole in VBEcEvEcEvEFeVoElectron energy问题：这和普通二极管的工作状和普通二极管的工作状态一一样吗？为什么普通二什么普通二极管不极管不发光，而光，而发光二极管会光二极管会发光呢

4、？反向偏置的光呢？反向偏置的发光二光二极管能极管能发光光吗？第六页，讲稿共四十九页哦2.异异质结注入注入发光光 禁禁带宽的的p区成区成为注入源，禁注入源，禁带窄的窄的n区成区成为载流子复合流子复合发光的光的发光区光区.由于由于n区所区所发射的光子能量射的光子能量hv比比EG2 小得多，它小得多，它进入入p区不会引起本征吸收而直接透射出去。区不会引起本征吸收而直接透射出去。第七页，讲稿共四十九页哦6.1.2 基本基本结构构(面面发光和光和边发光光)l1.面面发光二极管光二极管 光从尾光从尾纤输出。出。有源有源发光区光束的水平、垂直光区光束的水平、垂直发散角均散角均为120。第八页，讲稿共四十九页

5、哦l2.边发光二极管光二极管 边发光光LED的方向性比面的方向性比面发光器件要好，其光器件要好，其发散角水平方散角水平方向向为2535，垂直方向，垂直方向为120。第九页，讲稿共四十九页哦6.1.3 LED的特性参数的特性参数 l1.发光光光光谱和和发光效率光效率 LED的的发光光光光谱指指LED发出光的相出光的相对强度度(或能量或能量)随波随波长(或或频率率)变化化的分布曲的分布曲线。描述光。描述光谱分布的两个主要参量是它的分布的两个主要参量是它的峰峰值波波长和和发光光强度的半度的半宽度。度。对于于辐射射跃迁所迁所发射的光子，射的光子，峰峰值波波长由材料的禁由材料的禁带宽度度决定。决定。第十

6、页，讲稿共四十九页哦峰峰值光光子子的的能能量量还与与温温度度有有关关，它它随随温温度度的的增增加加而而减减少少。在在结温温上上升升时，谱带波波长以以0.20.3nm/的的比比例例向向长波波方方向移向移动。发光二极管光二极管发射的光通量与射的光通量与输入入电能之比表示能之比表示发光效率，光效率，单位位lm/W；或光；或光强度与注入度与注入电流之比称流之比称为发光效率，光效率，单位位为cdA（坎（坎/安）。安）。GaAs红外外发光二极管的光二极管的发光效率光效率由由输出出辐射功率与射功率与输入入电功率功率的百分比表示。的百分比表示。第十一页，讲稿共四十九页哦 发光效率由内部量子效率与外部量子效率决

7、定光效率由内部量子效率与外部量子效率决定。内部量子效率内部量子效率为（61）neo为每秒每秒发射出的光子数射出的光子数,ni为每秒注入到器件的每秒注入到器件的电子子数数,r是是辐射复合的射复合的载流子寿命流子寿命,rn是无是无辐射复合的射复合的载流子流子寿命。只有寿命。只有rnr，才能，才能获得有效的光子得有效的光子发射。射。第十二页，讲稿共四十九页哦外部量子效率外部量子效率ex:单位位时间发射到外部的光子数射到外部的光子数nex除以除以单位位时间内注入到器件的内注入到器件的电子子-空穴空穴对数数nin，即，即(62)对 GaAs这类直接直接带隙半隙半导体，体，in可接近可接近100。但。但e

8、x很小，如很小，如GaPZn-O红光光发射效率射效率ev很小，最高很小，最高为15；发绿光的光的GaPN的的ev约为0.7；对发红光的光的 GaAs0.6P0.4，其，其ex约为0.4；对发红外光的外光的In0.32Ga0.68PTe，Zn的的ev约为 0.1。第十三页，讲稿共四十九页哦l2.时间响响应特性与温度特性特性与温度特性 提高外部量子效率的措施有三条：提高外部量子效率的措施有三条：用用比比空空气气折折射射率率高高的的透透明明物物质如如环氧氧树脂脂（n2=1.55）涂涂敷敷在在发光光二极管上；二极管上；把晶体表面加工成半球形；把晶体表面加工成半球形；用禁用禁带较宽的晶体作的晶体作为衬底

9、，以减少晶体底，以减少晶体对光吸收。光吸收。响响应时间是是指指注注入入电流流后后发光光二二极极管管启启亮亮或或去去掉掉电流流后后发光光二二极极管管熄熄灭的的时间。发光光二二极极管管的的时间响响应快快，短短于于1s，比比人人眼眼的的时间响响应要要快快得得多多，但但用用作作光光信信号号传递时，响响应时间又又显得得太太长。发光光二二极极管管的的响响应时间取取决决于于注注入入载流流子子非非发光光复复合合的的寿寿命命和和发光光能能级上上跃迁迁的的几几率。率。第十四页，讲稿共四十九页哦 通常通常发光二极管的外部光二极管的外部发光效率均随温度上升光效率均随温度上升而下降。而下降。图6-6 表示表示GaP（绿

10、色）、色）、GaP（红色）、色）、GaAsP三种三种发光二极管光二极管的相的相对光亮度光亮度Le,r与温度与温度t的关系曲的关系曲线。第十五页，讲稿共四十九页哦l3.发光亮度与注入光亮度与注入电流的关系流的关系 发光二极管的光二极管的发光亮度光亮度L是是单位面位面积发光光强度的量度。在度的量度。在辐射射发光光发生在生在P区的区的情况下，情况下，发光亮度光亮度L与与电子子扩散散电流流idn之之间的关系的关系为(63)是是载流子流子辐射复合寿命射复合寿命R和非和非辐射复合射复合寿命寿命nr的函数的函数 第十六页，讲稿共四十九页哦l4.最大工作最大工作电流流 工作工作电流流:几几mA 几十几十 mA

11、若工作若工作电流流较小，小，LED发光效率随光效率随电流的增加流的增加而明而明显增加，但增加，但电流增大到一定流增大到一定值时，发光光效率不再增加；相反，效率不再增加；相反，发光效率随光效率随电流的增流的增大而降低。随着大而降低。随着电流密度的增加，流密度的增加，pn结温度温度升高，将升高，将导致致热扩散，使散，使发光效率降低。光效率降低。最大最大电流密度流密度应低于最大低于最大发射效率射效率时的的值。若。若LED的最大功耗的最大功耗为Pmax，则其其最大的最大的电流流为（64）式中，式中，rd为LED的内阻；的内阻；If、Uf均均为它在它在较小小电流流时的的电流和流和压降。降。第十七页，讲稿

12、共四十九页哦l5.伏安特性伏安特性 正向正向电流与流与电压的关系的关系为 iioexp(qU/mkT)m为复合因子。在复合因子。在较宽禁禁带的半的半导体中，当体中，当电流流i0.1mA时，通，通过结内深内深能能级进行复合的空行复合的空间复合复合电流起支配作用，流起支配作用，这时m2。电流增大后，流增大后，扩散散电流占流占优势时，m1。因而。因而实际测得的得的m值大小可以大小可以标志器件志器件发光特性的光特性的好坏。好坏。(65)第十八页，讲稿共四十九页哦4 3 2 1 0 50 100 150 02570电流流/mA输出出功功率率/mWl6.P-I特性特性 第十九页，讲稿共四十九页哦l7.寿命

13、寿命 LED的寿命定的寿命定义为亮度降低到原有亮度一半亮度降低到原有亮度一半时所所经历的的时间。二极管的寿。二极管的寿命一般都很命一般都很长，在，在电流密度小于流密度小于lA/cm2时，一般可达，一般可达106h，最，最长可达可达109h。随。随着工作着工作时间的加的加长，亮度下降的，亮度下降的现象叫老化。老化的快慢与工作象叫老化。老化的快慢与工作电流密度有关。流密度有关。随着随着电流密度的加大，老化流密度的加大，老化变快，寿命快，寿命变短。短。8.响响应时间 LED响响应时间指器件启亮指器件启亮(上升上升)（发光亮度从光亮度从10上升到上升到90所所经历的的时间）与熄）与熄灭(衰减衰减)所所

14、经历的的时间。实验证明，明，二极管的上升二极管的上升时间随随电流的流的增加而近似呈指数衰减增加而近似呈指数衰减。LED的响的响应时间一般是很短的，如一般是很短的，如GaAs1-xPx仅为几几个个ns，GaP约为100ns。在用脉冲。在用脉冲电流流驱动二极管二极管时，脉冲的，脉冲的间隔和占空隔和占空比必比必须在器件响在器件响应时间许可的范可的范围内。内。第二十页，讲稿共四十九页哦6.1.4 驱动电路路 LED工作需要施加工作需要施加正向偏置正向偏置电压，以提供以提供驱动电流。典型的流。典型的驱动电路路如如图6-10所示，将所示，将LED接入到晶体三接入到晶体三极管的集极管的集电极，通极，通过调节

15、三极管基极三极管基极偏置偏置电压，可，可获得需求的得需求的辐射光功率。射光功率。在光通信中以在光通信中以LED为光源的光源的场合，需合，需要要对LED进行行调制，制，则调制信号通制信号通过电容耦合到基极，容耦合到基极，输出光功率出光功率则被被电信号信号所所调制。制。第二十一页，讲稿共四十九页哦 6.2 LED的特点及的特点及应用用l l一、特点一、特点一、特点一、特点l l1 1、LEDLED辐辐射光射光射光射光为为非相干光，光非相干光，光非相干光，光非相干光，光谱较宽谱较宽，发发散角大散角大散角大散角大。l l2 2、LEDLED的的的的发发光光光光颜颜色色色色非非非非常常常常丰丰丰丰富富富

16、富，通通过选用用不不同同的的材材料料，可可以以实现各各种种发光光颜色色。如如采采用用GaP:ZnO或或GaAaP材材料料的的红色色LED，GaAaP材材料料的的橙橙色色、黄黄色色LED，以以及及GaN蓝色色LED等等。而且通而且通过红、绿、蓝三原色的三原色的组合，可以合，可以实现全色化。全色化。l l3 3、LEDLED的的的的辉辉度度度度高高高高。随随着着各各种种颜色色LED辉度度的的迅迅速速提提高高，即即使使在在日日光光下下，由由LED发出出的的光光也也能能视认。正正是是基基于于这一一优势，在在室室外外用用信信息息板板、广广告告牌牌、道道路路通通行行状状况况告告示示牌牌等方面的等方面的应用

17、正迅速用正迅速扩大。大。第二十二页，讲稿共四十九页哦 l 4、LED的的单元元体体积小小。在在其其他他显示示器器件件不不能能使使用用的的极极小小的的范范围内内也也可可使使用用，再再加加上上低低电压、低低电流流驱动的的特特点点，作作为电子子仪器器设备、家家用用电器器的的指指示示灯灯、信信号号灯灯的的使使用用范范围还会会进一一步步扩大。大。l 5、寿寿命命长，基基本本上上不不需需要要维修修。可可作作为地地板板、马路路、广广场地地面面的的信信号号光光源源，是是一一个个新新的的应用用领域。域。第二十三页，讲稿共四十九页哦 二、二、应用用l 1、指示灯指示灯l l 2、数字数字显示示用用显示器示器 l

18、利用利用LED进行数字行数字显示，有点矩示，有点矩阵型和字型和字段型两种方式。段型两种方式。l点矩点矩阵型数字型数字显示示 字段型数字字段型数字显示示 树脂脂反射框反射框引引线框架框架LED芯片芯片第二十四页，讲稿共四十九页哦l l3、平面平面显示器示器l LED平面平面显示器可分示器可分为单片型、混合型及片型、混合型及点矩点矩阵型等几大型等几大类。l l4、光源光源 l LED除用做除用做显示器件外，示器件外，还可用做各种装可用做各种装置、系置、系统的光源。的光源。l5、光光电开关、开关、报警、遥控、耦合警、遥控、耦合 第二十五页，讲稿共四十九页哦6.4 6.4 光光电耦合器件耦合器件 将将

19、发光光器器件件与与光光电接接收收器器件件组合合成成一一体体，制制成成具具有有信信号号传输功功能能的的器器件件称称为光光电耦耦合合器器件件。光光电耦耦合合器器件件的的发光光件件常常用用LED发光光二二极极管管、LD半半导体体激激光光器器和和微微形形钨丝灯灯等等。光光电接接收收器器件件常常用用光光电二二极极管管、光光电三三极极管管、光光电池池及及光光敏敏电阻阻等等。由由于于光光电耦耦合合器器件件的的发送送端端与与接接收收端端是是电、磁磁绝缘的的，只只有有光光信信息息相相连。因因此此，在在实际应用用中中它它具具有有许多多特特点点，成成为重重要的器件。要的器件。第二十六页，讲稿共四十九页哦l1.光光电

20、耦合器件的耦合器件的结构构 l6.4.1 光光电耦合器件的耦合器件的结构与构与电路符号路符号 第二十七页，讲稿共四十九页哦第二十八页，讲稿共四十九页哦DIP封装的光封装的光电耦合器件耦合器件第二十九页，讲稿共四十九页哦l3.光光电耦合器件的特点耦合器件的特点 具有具有电隔离的功能隔离的功能 它的它的输入、入、输出信号出信号间完全没有完全没有电路的路的联系，也没有共地。系，也没有共地。绝缘电阻高达阻高达1010l012，击穿穿电压高达高达10025kV，耦合，耦合电容小于容小于1PF。避免了共阻抗。避免了共阻抗耦合的干耦合的干扰信号的信号的产生。生。信号信号传输方式方式 信号信号传输是是单向性的

21、，不向性的，不论脉冲、直流都可以使用。适用于模脉冲、直流都可以使用。适用于模拟信号和数字信号和数字信号。信号。具有抗干具有抗干扰和噪声的能力和噪声的能力 不受外界不受外界电磁干磁干扰、电源干源干扰和和杂光影响。光影响。第三十页，讲稿共四十九页哦 响响应速度快速度快 既具有耦合特性又具有隔离特性既具有耦合特性又具有隔离特性它能很容易地把不同它能很容易地把不同电位的两位的两组电路互路互连起来，起来，圆满地完成地完成电平平匹配、匹配、电平平转移等功能；移等功能；一般可达微秒数量一般可达微秒数量级，甚至，甚至纳秒数量秒数量级。它可。它可传输的信号的信号频率在直流率在直流至至10MHz之之间。实用性用性

22、强 具有一般固体器件的可靠性，体具有一般固体器件的可靠性，体积小小(一般一般66mm)，重量，重量轻，抗震，抗震，密封防水，性能密封防水，性能稳定，耗定，耗电省，成本低，工作温度范省，成本低，工作温度范围在在55+l00之之间。第三十一页，讲稿共四十九页哦l6.4.2 光光电耦合器件的特性参数耦合器件的特性参数 光光电耦合器件的主要特性耦合器件的主要特性为隔离特性与隔离特性与传输特性特性。1.传输特性特性光光电耦合器件的耦合器件的传输特性就是特性就是输入与入与输出出间的特性，它用下列几个性的特性，它用下列几个性能参数来描述。能参数来描述。（1）电流流传输比比 在直流工作状在直流工作状态下，光下

23、，光电耦合器件的耦合器件的集集电极极电流流Ic与与发光二极管的注入光二极管的注入电流流IF之比定之比定义为光光电耦合器件的耦合器件的电流流传输比比，用，用表示。表示。第三十二页，讲稿共四十九页哦Q点的点的电流流传输比比为Q=ICQ/IFQ100%（6-19）在在传送小信号送小信号时，用所，用所选工作点工作点Q处的的交流交流电流流传输比比来表示。来表示。2第三十三页，讲稿共四十九页哦即即=Ic/IF100%(6-20)对于于输出特性出特性线性度做得比性度做得比较好的光好的光电耦合器件，耦合器件，值很接近很接近值。在一。在一般的般的线性状性状态使用中，都尽可能地把工作点使用中，都尽可能地把工作点设

24、计在在线性工作区；性工作区；对于开关使用状于开关使用状态，通常都采用直流，通常都采用直流电流流传输比比。光光电耦合器件的耦合器件的电流流传输比与三极管的比与三极管的电流放大倍数都是流放大倍数都是输出与出与输入入电流之比流之比值，但有本，但有本质的差的差别。光。光电耦合器件内的耦合器件内的输入入电流使流使发光光二极管二极管发光，光光，光电耦合器件的耦合器件的输出出电流是光流是光电接收器件（光接收器件（光电二极管二极管或光或光电三极管）接收到的光三极管）接收到的光产生的光生的光电流，可用流，可用IF表示，其中表示，其中与与发光光二极管的二极管的发光效率、光敏三极管的增益及二者之光效率、光敏三极管的

25、增益及二者之间距离等参数有关的系数，距离等参数有关的系数，通常称通常称为光激光激发效率效率。第三十四页，讲稿共四十九页哦 图6-32所所示示为光光电耦耦合合器器件件的的电流流传输比比随随发光光电流流IF的的变化化曲曲线。在在IF较小小时，耦耦合合器器件件的的光光电接接收收器器件件处于于截截止止区区，因因此此值较小小；当当IF变大大后后，光光电接接收收器器件件处于于线性性工工作作状状态，值将将随随IF增增加加，而而后后，IF再再增增大大，反反而而会会变小小，因因为发光光二二极极管管发出出的的光光不不总与与电流流成成正正比比。图6-33是是随随环境温度的境温度的变化曲化曲线。第三十五页，讲稿共四十

26、九页哦 (2)输入与入与输出出间的寄生的寄生电容容CFC 这是是输入与入与输出端之出端之间的寄生的寄生电容。当容。当CFC变大大时，会使光，会使光电耦合器件的工耦合器件的工作作频率下降，也能使其共模抑制比率下降，也能使其共模抑制比CMRR下降，故后面的系下降，故后面的系统噪音容易反噪音容易反馈到前面系到前面系统中。中。对于一般的光于一般的光电耦合器件，其耦合器件，其CFC仅仅为几个几个pF，一般在，一般在中中频范范围内都不会影响内都不会影响电路的正常工作，但在高路的正常工作，但在高频电路中就要予以重路中就要予以重视了。了。(3)最高工作最高工作频率率fm 频率特性分率特性分别取决于取决于发光器

27、件与光光器件与光电接收器件的接收器件的频率特性，由率特性，由发光二光二极管与光极管与光电二极管二极管组成的光成的光电耦合器件的耦合器件的频率响率响应最高，最高工作最高，最高工作频率率fm接近于接近于10MHz，其他，其他组合的合的频率响率响应相相应降低。降低。第三十六页，讲稿共四十九页哦图6-35中中RL 为光光电耦合器的耦合器的负载电阻，阻，显然，最高工作然，最高工作频率率fm与与负载电阻阻值有关。减小有关。减小负载电阻会使光阻会使光电耦合器件的最高工作耦合器件的最高工作频率率fM增高。增高。（4）脉冲上升）脉冲上升时间tr和和下降下降时间tf 光光电耦合器在脉冲耦合器在脉冲电压信号的作用下

28、的信号的作用下的时间响响应特性用特性用输出端的上升出端的上升时间tr和下降和下降时间tf描述。描述。第三十七页，讲稿共四十九页哦l2.隔离特性隔离特性 (1)输入与入与输出出间隔离隔离电压BVCFO 光光电耦合器的耦合器的输入（入（发光器件）与光器件）与输出（光出（光电接收器件）的隔离特性可用接收器件）的隔离特性可用它它们之之间的隔离的隔离电压BVCFO来描述。一般低来描述。一般低压使用使用时隔离特性都能隔离特性都能满足足要求，在高要求，在高压使用使用时，隔离，隔离电压成成为重要的参数。已重要的参数。已经可以制造出用可以制造出用于高于高压隔离隔离应用的耐用的耐压高达几千伏或上万伏的光高达几千伏

29、或上万伏的光电耦合器件。耦合器件。(2)输入与入与输出出间的的绝缘电阻阻RFC 光光电耦合器隔离特性另一种描述方式是耦合器隔离特性另一种描述方式是绝缘电阻。光阻。光电耦合器的隔离耦合器的隔离电阻一般在阻一般在109-1013之之间。它与耐。它与耐压密切相关密切相关.第三十八页，讲稿共四十九页哦l3.光光电耦合器件的抗干耦合器件的抗干扰特性特性(1)光光电耦合器件抗干耦合器件抗干扰强的原因的原因光光电耦合器件的耦合器件的输入阻抗很低，一般入阻抗很低，一般为10-1k；而干；而干扰源的源的内阻很大，内阻很大，为103-106。按分。按分压比比计算，能算，能够馈送到光送到光电耦合器件耦合器件输入端的

30、干入端的干扰噪声噪声变得很小。得很小。由于干由于干扰噪声源的内阻很大，干噪声源的内阻很大，干扰电压供出的能量却很小，只能形供出的能量却很小，只能形成很弱的成很弱的电流。而流。而发光二极管只有在通光二极管只有在通过一定的一定的电流流时才能才能发光。因此，光。因此，被它抑制掉。被它抑制掉。光光电耦合器件的耦合器件的输入、入、输出是用光耦合的，且被密封在管壳内，不出是用光耦合的，且被密封在管壳内，不会受到外界光的干会受到外界光的干扰。光光电耦合器件的耦合器件的输入、入、输出出间寄生寄生电容很小容很小(为0.5-2pF)，绝缘电阻阻大大(为1011-1013)，因而，因而输出系出系统的各种干的各种干扰

31、噪音很噪音很难通通过光光电耦合器件反耦合器件反馈到到输入系入系统。第三十九页，讲稿共四十九页哦(2)光光电耦合器件抑制干耦合器件抑制干扰噪声噪声电平的估算平的估算 在向光在向光电耦合器耦合器输送信息送信息(例如矩形脉冲信号例如矩形脉冲信号)的同的同时，不可避免地，不可避免地进入干入干扰信号。信号。这些干些干扰信号由系信号由系统自身自身产生的干生的干扰、电源脉源脉动干干扰、外界外界电火花干火花干扰以及以及继电器器释放所放所产生的反生的反电势的泄放干的泄放干扰等。干等。干扰信号包含各种白噪声和各种信号包含各种白噪声和各种频率的尖脉冲，且以率的尖脉冲，且以继电器器等等电磁磁电器的开器的开关干关干扰最

32、最为严重。重。经计算，可求出使光算，可求出使光电耦合器工作的最小耦合器工作的最小电压脉冲的幅脉冲的幅值为Umin=250V 在在实际应用中，用中，继电器开关引起的干器开关引起的干扰脉冲脉冲绝不可能高于不可能高于250V，因因此，不会干此，不会干扰耦合器。耦合器。第四十页，讲稿共四十九页哦6.5 光光电耦合器件的耦合器件的应用用 6.5.1 用于用于电平平转换 图6-39所示所示为利用光利用光电耦合器件耦合器件实现PMOS电路的路的电平与平与TTL电路路电平平的的转换电路。光路。光电耦合器耦合器件不但使前后两种不同件不但使前后两种不同电平的脉冲信号耦合起来而平的脉冲信号耦合起来而且使且使输入与入

33、与输出出电路完全路完全隔离。隔离。第四十一页，讲稿共四十九页哦l6.5.2 用于用于逻辑门电路路 图6-40所示所示为两个光两个光电耦合器耦合器组成的与成的与门电路，如果在路，如果在输入端入端Ui1和和Ui2同同时输入高入高电平平1，则两个两个发光二极管光二极管GD1和和GD2都都发光，两个光敏三极管光，两个光敏三极管TD1和和TD2都都导通，通，输出端就呈出端就呈现高高电平平“1”。若。若输入端入端Ui1或或Ui2中有一个中有一个为低低电平平“0”，则输出光出光电三极管中必有一个不三极管中必有一个不导通，使得通，使得输出信号出信号为“0”，故，故为与与门逻辑电路，路，Uo=Ui1 Ui2。光

34、光电耦合器件耦合器件还可以构成可以构成与非、与非、或、或非、异或或、或非、异或等等逻辑电路。路。第四十二页，讲稿共四十九页哦第四十三页，讲稿共四十九页哦第四十四页，讲稿共四十九页哦l6.5.3 用于开关用于开关电路路 在在图(a)中中，当当无无脉脉冲冲信信号号输入入时，三三极极管管BG处于于截截止止状状态，发光光二二极极管管无无电流流流流过不不发光光，则a、b两两端端电阻阻非非常常大大，相相当当于于开开关关“断断开开”。当当输入入端端加加有有脉脉冲冲信信号号时，BG导通通，发光光二二极极管管发光光，则a、b两两端端电阻阻变得得很很小小，相相当当于于开开关关“接接通通”。故故称称无无信信号号时开

35、开关关不不通，通，为常开状常开状态。第四十五页，讲稿共四十九页哦图（b）所所示示电路路则为“常常闭”状状态，因因为无无信信号号输入入时，虽BG截截止止，但但发光光二二极极管管有有电流流通通过而而发光光，使使a、b两两端端处于于导通通状状态，相相当当于于开开关关“接接通通”。当当有有信信号号输入入时，BG导通通，由由于于BG的的集集电结压降降在在03V以以下下，远小小于于发光光二二极极管管的的正正向向导通通电压，所所以以发光光二二极极管管无无电流流流流过不不发光光，则a、b两两端端电阻阻极极大大，相相当当于于开开关关“断断开开”，故故称称“常常闭”式。式。第四十六页，讲稿共四十九页哦l6.5.4

36、 在在HTL-TTL-HTL逻辑电路的互路的互连输入信号入信号经光光电耦合器送至中央运算、耦合器送至中央运算、处理部分的理部分的TTL电路，路，TTL电路路的的输出又通出又通过光光电耦合器送到抗干耦合器送到抗干扰能力高的能力高的HTL电路，光路，光电耦合器成了耦合器成了TTL和和HTL两种两种电路的媒介。路的媒介。第四十七页，讲稿共四十九页哦用用逻辑电路的信路的信号来触号来触发可控硅可控硅SCR，可按硅，可按硅的的负载为电感感性的开关性的开关电路，路，采用光采用光电耦合耦合器后，器后，负载所所产生的尖峰噪生的尖峰噪声不会反声不会反馈到到逻辑电路。路。光光电隔离隔离l6.5.5 隔离方面的隔离方

37、面的应用用第四十八页，讲稿共四十九页哦l6.5.6 可控硅控制可控硅控制电路中的路中的应用用 可控硅整流器，或可控硅整流器，或SCR，是一种很普通的，是一种很普通的单向低向低压控制高控制高压的器件，可以的器件，可以将其用于光触将其用于光触发的形式。同的形式。同样，双向可控硅是也可用于光触，双向可控硅是也可用于光触发形式。将一只形式。将一只SCR和一只和一只LED密封在一个封装中，就可以构成一只光耦合的密封在一个封装中，就可以构成一只光耦合的SCR；而；而将一只双向可控硅和一只将一只双向可控硅和一只LED密封在一个封装中就可以制成一只光耦合的双密封在一个封装中就可以制成一只光耦合的双向可控硅。向可控硅。第四十九页，讲稿共四十九页哦