芝識課堂【分立半導體】——電路中的“無聲英雄”：光學器件（上）

時間：2021-10-18 16:11:06

關鍵字：電路器件半導體

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[導讀]點擊“東芝半導體”，馬上加入我們哦！電氣隔離是電路設計中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。目前，一種常用的隔離方法是利用隔離器／固態(tài)繼電器等光半導體器件進行電路設計。所謂的光半導體器件是通過半導體光-電子（或電-光子）轉換效應制成的各種功能器件，從早期的被動式光接收和光轉換器件，到后期的主動式...

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

目前主要的光半導體類型主要分為三種：即發(fā)光器件、受光器件以及復合器件。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器件在電路隔離中的重要應用。

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）”化合物半導體材料能隙（Eg）的等式進行表示。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，光耦也是一種應用廣泛的光學器件。

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。在運行中，其通過發(fā)光元件將電信號轉換為光信號，并由受光器件接收，以此實現(xiàn)信號傳遞。

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

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準，敬請關注吧！

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