光コネクタとその用途
フォトカプラ (または最近呼ばれるようになったフォトカプラ) は構造的に、エミッタと光検出器の 2 つの要素で構成されており、原則として共通の密閉ハウジング内に組み込まれています。
フォトカプラには、抵抗、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなど、さまざまな種類があります。これらの名前は光検出器の種類を示します。エミッタとしては、通常、0.9 ～ 1.2 ミクロンの範囲の波長を持つ半導体赤外線 LED が使用されます。赤色 LED、エレクトロルミネセンス エミッター、小型白熱灯も使用されます。
フォトカプラの主な目的は、信号回路間にガルバニック絶縁を提供することです。これに基づいて、光検出器の違いにもかかわらず、これらのデバイスの一般的な動作原理は同じであると考えることができます。エミッタに到達する入力電気信号は光束に変換され、光検出器に作用してその導電率が変化します。 。
光検出器が フォトレジスタ、フォトトランジスタの場合、その光抵抗は元の（暗）抵抗の数千分の1になります。そのベースへの照射により、ベースに電流が印加された場合と同じ効果が生じます。 従来のトランジスタそして開きます。
その結果、フォトカプラの出力で信号が形成されますが、これは一般に入力の形状と同一ではない可能性があり、入力回路と出力回路は電気的に接続されません。電気的に強い透明な誘電体（通常は有機ポリマー）がフォトカプラの入力回路と出力回路の間に配置され、その抵抗は 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 オームに達します。
工業的に生産されるフォトカプラは、現在の半導体デバイスの名称体系に基づいて命名されています。
フォトカプラの名称の最初の文字 (A) は、エミッタの出発材料であるガリウム砒素またはガリウム - アルミニウム - 砒素の固溶体を示し、2 番目の文字 (O) はサブクラス - フォトカプラを意味します。 3 番目は、デバイスがどのタイプに属するかを示します: P — 抵抗、D — ダイオード、T — トランジスタ、Y — サイリスタ。次に、開発番号を意味する数字と、このタイプのグループまたはそのタイプの文字です。
フォトカプラデバイス
エミッター (ラップされていない LED) は通常、金属ケースの上部に配置され、クリスタルホルダー上の下部には強化シリコン光検出器 (フォトサイリスタなど) が配置されます。 LED とフォトサイリスタの間の空間全体が、固化する透明な塊で満たされます。この充填物は、光線を内側に反射する層で覆われており、作業領域の外側に光が散乱するのを防ぎます。
説明した抵抗光カプラとは若干異なる設計です... ここでは、白熱フィラメントを備えた小型ランプが金属本体の上部に取り付けられ、カドミウムセレンをベースとしたフォトレジスタが下部に取り付けられています。
フォトレジスタは、薄いシタールベース上に個別に製造されます。半導体材料であるセレン化カドミウムの膜がその上にスプレーされ、その後、導電性材料（例えばアルミニウム）からなる電極が形成される。出力ワイヤは電極に溶接されています。ランプとベースの間の強固な接続は、硬化した透明な塊によって提供されます。
フォトカプラ ワイヤ用のハウジングの穴はガラスで埋められています。カバーと本体のベースは溶接によりしっかりと接続されています。
サイリスタ フォトカプラの電流電圧特性 (CVC) は、単一のフォトカプラの電流電圧特性 (CVC) とほぼ同じです。 サイリスタ... 入力電流がない場合 (I = 0 — 暗特性)、フォトサイリスタは、印加される電圧が非常に高い値 (800 ～ 1000 V) でのみオンになります。このような高電圧の印加は実際には受け入れられないため、この曲線は純粋に理論的に意味があります。
直接動作電圧 (フォトカプラのタイプに応じて 50 ～ 400 V) がフォトサイリスタに印加される場合、デバイスは入力電流が供給される場合にのみオンになり、入力電流が駆動電流となります。
フォトカプラのスイッチング速度は入力電流の値に依存します。一般的なスイッチング時間は t = 5 … 10 μs です。フォトカプラのターンオフ時間は、フォトサイリスタの接合における少数電流キャリアの吸収プロセスに関係しており、流れる出力電流の値にのみ依存します。トリップ時間の実際の値は 10 ～ 50 μs の範囲です。
フォトレジスタフォトカプラの最大動作出力電流は、周囲温度が 40 ℃を超えると急激に減少します。このフォトカプラの出力抵抗は、入力電流値 4 mA までは一定ですが、入力電流がさらに増加すると (白熱灯の明るさが増加し始めると)、出力抵抗は急激に減少します。
上で説明したものに加えて、いわゆるオープン光チャネルを備えたオプトカプラもあります。ここでは、照明器は赤外線 LED であり、光検出器はフォトレジスタ、フォトダイオード、またはフォトトランジスタです。このフォトカプラの違いは、その放射が外に出て、外部の物体によって反射されてフォトカプラ、光検出器に戻ることです。このようなフォトカプラでは、入力電流だけでなく、外側の反射面の位置を変えることによっても出力電流を制御できます。
オープン光チャネル フォトカプラでは、エミッタとレシーバの光軸は平行か、わずかに角度を持っています。同軸光軸を備えたこのようなフォトカプラの設計もあります。このようなデバイスはフォトカプラと呼ばれます。
オートロンの応用
現在、フォトカプラは、特に強力なディスクリート要素を含むマイクロエレクトロニクス ロジック ブロックとアクチュエータ (リレー、電気モーター、コンタクタなど) を組み合わせるために、またガルバニック絶縁、一定およびゆっくりと変化する変調を必要とするロジック ブロック間の通信に広く使用されています。電圧、変換 方形パルス 正弦波振動、高電圧の強力なランプやインジケーターの制御。