Электрическая модель оптрона
Рассмотрим динамическую модель диодной оптопары: во-первых, диодная оптопара содержит в своем составе два оптоэлектронных прибора — излучающий диод и фотоприемник (фотодиод); соответственно модель оптопары состоит из моделей компонентов; во-вторых, диодная оптопара в классе оптоэлектронных приборов обладает наилучшими параметрами изоляции и быстродействием, что определило ее широкое применение.
Динамическая модель излучающего диода состоит из источника тока 7Д, динамического сопротивления диода гт„ (определяется сопротивлениями базы диода, омических контактов и выводов), сопротивления утечки Гут и емкости диода Сд (рис. 7.7, а). Источник тока /д, управляемый напряжением U, для излучающего диода обычно описывается выражением, соответствующим кусочно-линейной аппроксимации ВАХ диода (рис. 7.7, б). Участок ВАХ диода для напряжений 0 < U < U0 необходимо учитывать в излучающем диоде, из-за сильного влияния барьерной емкости диода С& при этих значениях напряжения U иногда для снижения значения Сб1 вводят постоянное прямое напряжение смещения UCM (см. рис. 7.7, б).
В качестве динамической модели излучающего диода как правило используют модель Эберса-Молла или зарядоуправляемую модель.
Для модели Эберса-Молла имеем соответственно схеме замещения на рис. 7.6, а.
К = /0[ехр(С//(шфт))-1];
Ся = Ст + Сди ф,
Q,=Q00-^/vr;
Сдиф = [/„ exp (U/ (/жрт))] (тсрт / т), (7.2)
Где фт = 0,026 В (при Т= 25°С); ф = 0,7...0,75 В; Сдаф — диффузная емкость.
Параметры модели 70, т, фт можно вычислить из условия аппроксимации статической ВАХ излучающего дйода по выражению
/,. = /0[ехр(U, - /,/дин)/(|яфт)], 7 = 1, 2,3, ...,N, (7.3)
Где /,, U, — соответствующие j-й экспериментальной точке ВАХ диода значения тока и напряжения диода; N— число экспериментальных точек.
6 Рис. 7.7. Динамическая модель диодной оптопары (а) и аппроксимация ВАХ излучающего диода (б) |
Г„ |
Вычисления проводят, например, методом наименьших квадратов.
Модель фотоприемника для фотодиодного режима работы состоит из источника фототока /ф = к/1д, источника тока р-я-перехода, управляемого напряжением, / = /0 ехр [(и/(пкрг) - 1] и барьерной емкости фотодиода С&- Следует подчеркнуть, что быстродействие оптопары заметно ограничивается барьерными емкостями С6ь Сб2. Даже у малоинерционных излучающих диодов Сб1 = (50...200) пФ, значения емкости фотодиода Сб2 существенно меньше (1... 10 пФ), однако она заряжается малым током /ф, и ее влияние на скорость переключения оптопары также оказывается значительным.
Параметры электрической изоляции оптопары описываются проходной емкостью С„р и сопротивлением изоляции Я. Особенно важную роль в динамике работы оптопар играет емкость Спр. Емкостный ток в цепи изоляции оптопары зависит от скорости изменения напряжения как на входе оптопары, так и на выходе, т. е. возможна электрическая обратная связь через проходную емкость и соответственно ложное переключение или самовозбуждение устройства.
Разновидностью оптронов является волстрон (рис. 7.8) — прибор, содержащий излучатель и фотоприемник, между которыми располагается волоконный световод (длина которого может составлять десятки-сотни метров), представляющий единую конструкцию.
|
|
||
|
|||
|
|||
|
|||
|