Оптотиристоры (оптроны)

Краткие параметры:

Идея по разработке, созданию и применению оптронов берет свое начало в 1955 году, когда в работе Optoelectric devices network была предложена серия приборов, в которых элементы соединялись между собой оптическими и электрическими связями. Это позволяло реализовывать усиленное и спектральное преобразование световых сигналов и производить приборы, которые обладали двумя устойчивыми состояниями (бистабильные оптроны). В тот же период был предложен для использования термин «оптрон», в этимологии которого лежит английское выражение «optical-electronic device». Описанные в этой статье оптроны оказались непригодными для реализации в промышленных объемах. Причиной этому был тот факт, что основаны они на далекой от совершенства базе – мало эффективных порошковых электролюминесцентных конденсаторах и фоторезисторах.

Неудаче практического применения первого оптотиристора способствовали и низкокачественные эксплуатационные показатели приборов. Они отличались невысокой устойчивостью к механическим нагрузкам и недостаточной временной стабильностью параметров. Ввиду этих обстоятельств на первых порах оптотиристора играли роль интересного научного достижения, которое не находило применения на практике. Спустя пятнадцать лет массовое производство оптотиристора стало одной из перспективных и быстроразвивающихся отраслей электронной техники в ведущих мировых странах.

Определение и принцип действия оптронов

Оптрон – это оптоэлектронный прибор, который обладает источником (светоизлучатель) и приемником излучения (фотоприемник). Эти элементы обладают тем или иным видом оптической и электрической связи. Механизм действия оптронов заключается в преобразовании энергии. В излучателе электрический сигнал преобразовывается в световую энергию, в фотоприемнике процесс протекает обратным образом – световой сигнал провоцирует электрический отклик.

Массовое практическое распространение получил тот вид оптрона, который обладает прямой оптической связью от излучателя до фотоприемника при отсутствии каких-либо видов электрической связи между этими элементами.

В зависимости от степени сложности и нюансов структуры, оптронную технику разделяют на две категории. Элементарный оптотиристор – это оптоэлектронный прибор, который состоит из двух элементов (излучающий и фотоприемный), обладающих оптической связью, которая обеспечивает электрическую связь между входом и выходом. Оптоэлектронная интегральная микросхема – это устройство, которое состоит из оптопар (одной или нескольких) и согласующих или усилительных устройств, которые соединены с ними электрическим образом. С учетом данных характеристик такой прибор в электронной сети играет роль элемента связи, в котором одновременно осуществлена гальваническая развязка входа и выхода.

Отличительные особенности оптотиристора

Ключевым преимуществом данного вида приборов является принцип использования электрически нейтральных фотонов для переноса информационных данных. Основными достоинствами такого оборудования являются следующие моменты:

• обеспечение электрической развязки между входом и выходом. Для оптрона не существует ограничений физического или конструктивного типа по достижению высоких напряжений и сопротивлений развязки.
• Реализация бесконтактного контроля оптического типа над электронными объектами. Этот факт предоставляет возможность максимально увеличить конструкторские решения при создании управляющих сетей.
• Отсутствие реакции обратного типа от приемника на излучатель.
• Частотная полоса пропускания отличается своей широтой.
• Возможность передачи по оптронной сети импульсных сигналов и постоянных составляющих.
• При использовании оптрона предоставляется возможность воздействия (в том числе и неэлектрического) на материал оптического канала, что позволяет создавать разнообразные датчики и приборы для передачи информации.
• Возможность разработки электронных устройств с фотоприемниками небольших размеров и с достаточным количеством функций.
• Оптические каналы связи обладают устойчивостью к воздействию электромагнитных полей.
• Широко используется совместимость приборов на базе оптрона с другими полупроводниковыми и микроэлектронными приборами.

Сфера использования оптотиристоров

В виде элементов гальванической развязки широко распространенно применение оптотиристоров в качестве связующей детали блоков аппаратуры, между которыми существует разница в величине потенциалов. Используются оптотиристоры для защиты входных цепей от различного типа помех. Другая область, в которой оптотиристоры нашли массовое применение, – это управление бесконтактного типа сильноточными и высоковольтными цепями.

Резисторные оптотиристоры представляют собой разновидность управляющих оптронов, которые предназначены для коммутационных схем в различных сложных устройствах визуального отображения и передачи информации.

Различного типа оптотиристоры используются в таких процессах, как автоматическая регулировка усиления, перевод схем в оптимальный рабочий режим, бесконтактная перестройка режима.

Такая характеристика оптотиристора, как возможность изменять свойства оптического канала при различных внешних воздействиях на него, предоставляет возможность производить следующего рода датчики:

• датчики влажности,
• датчики загазованности,
• датчики скорости перемещения предмета и т. д.

Устройство оптрона

Основу оптрона составляют фотоприемники и излучатели, между которыми находится оптическая среда. Требования к этим деталям предъявляются такие же, как и к другим приборам:

• небольшая масса,
• малые габариты,
• долговечность и надежность,
• технологичность,
• приемлемая стоимость.

Основной характеристикой оптрона является вид фотоприемника, который в нем используется. Качество использования фотоприемника определяется следующими критериями:

• внутреннее встроенное усиление (наличие и эффективность),
• быстрота работы,
• перечень функциональных возможностей,
• эффективность преобразования энергии.

Используемые фотоприемники в конструкции оптрона могут быть различной чувствительности, структуры, интенсивности и т. д. Излучателям, которые являются конструктивным элементом оптрона, также предъявляется большое количество требований.

Основными критериями служат:

• высокая результативность при преобразовании энергии электричества в энергию излучения,
• удобство использования,
• направленность излучения.

В качестве излучателей могут быть использованы миниатюрные лампочки накаливания и неоновые лампы. Универсальным видом излучателя является полупроводниковый инжекционный светодиод.

Оптотиристоры – определение и сфера применения

Ключевым отличием оптронных тиристоров является отсутствие гальванической связи между выводами управления и силовыми выводами. Основными конструктивными элементами оптотиристоров являются: излучающий диод, арсенид галлиевый и кремневый фототиристор. Все детали объединены в единую конструкцию.

Оптотиристоры могут быть использованы в качестве следующих элементов:

• регуляторы переменного тока (для управления температурным режимом, для контроля скорости вращения двигателя);
• ключи в узлах радиоэлектронной аппаратуры;
• детали для управления асинхронными двигателями в ключевом режиме;
• сильноточные реле.

Оптотиристоры обладают повышенной помехоустойчивостью, что является их основным преимуществом. При использовании этих приборов в преобразователях электрической энергии не снижаются требования к качеству и надежности работы.

Воспользовавшись нашим предложением, вы сможете сэкономить не только материальные ресурсы благодаря установленным расценкам, но и значительно сократить затраты времени, потому что вся продукция доставляется с соблюдением оговоренных сроков.