Optospreznik

Optosprežnici i njihova primjena Način rada i konstrukcijske izvedbe Elementi optosprežnika Glavni parametri optosprežnika

predstavlja sučelje između dva el. kruga koji najčešće rade na različitim naponskim razinama ‐prednost: izolacija između ulaznog i izlaznog kruga ‐koristan za povezivanje niskonaponskih i visokonaponskih krugova ‐zadovoljava tri uvjeta: idealna izolacija omogućuje protok signala u samo jednom smjeru, osjetljiva je na istosmjernu komponentu te ima iznimno visoki električni otpor između ulaznog i izlaznog kruga ‐

Princip rada: ‐ulaz: LED dioda ‐ izlaz: fotodioda ‐ V 1 i R S reguliraju struju kroz LED koja emitira svjetlo ‐ svjetlost pada na fotodiodu i time poteče reverzna struja u izlaznom krugu i stvori pad napona na izlaznom otporniku ‐Izlazni napon je jednak razlici padu napona na otporniku i  V 2

‐promjenom ulaznog

napona mijenja se intenzitet svjetla, a

time i izlazni napon ‐tok signala je u jednom smjeru; od ulaznog prema izlaznom krugu ‐energija se ne prenosi nego se modulirana energija prisutna u izlaznom krugu ‐kao izvor svjetlosi se koristi GaAs LED čiji se emitirani spektar nalazi u infracrvenom područ ju ‐kao senzori se koriste fotodioda ili fototranzistor

Optosprežnik se sastoji od: ‐fotodioda ‐fototranzistor ‐LED dioda

 vrsta fotodetektora koji je sposoban pretvoriti svjetlo u struju ili napon, ovisno o načinu rada ‐kada foton dovoljno jake energije 'pogodi' fotodiodu, pobudi elektron, stvarajući slobodni elektron ( i šupljinu ) ‐ako se apsorpcija dogodi u osiromašenom područ ju ili jednu difuzijsku duljinu dalje, nositelji su pomaknuti od č vora zbog unutarnjeg polja osiromašenog podrjuč ja ‐šupljine se kreću prema anodi, a elektroni prema katodi, time se inducira fotostruja koja je suma struje mraka i struje svjetla ‐struja mraka mora biti što manja kako bi se povećala osjetljivost uređaja ‐

‐ je tranzistor čija se

kolektorska struja mijenja pod utjecajem svjetlosti koja pada na njega ‐osim detekcije, vrši i ulogu pojačivača, te ima znatno veću osjetljivost na svjetlost u odnosu na fotodiode ‐izrada fototranzistora je mnogo kompliciranija nego izrada fotodiode, a brzina rada im je znatno manja, pogotovo što se tiče  vremena potrebnog za isključenje

 je optička komponenta koja daje svjetlost kad se na nju spoji napon a to se postiže generacijama i rekombinacijama elektrona i šupljina unutar pn spoja ‐upotrebljava se kod displeja, za osvjetljenje, kao izvor svjetlosti za komunikaciju s optičkim vlaknima (MM niti) i kao optoizolatori ‐različitim materijalima mogu emitirati svjetlost u više spektara ‐Za određene boje koriste se određeni materijali: ‐InAlGaP – crveno, narančasto, žuto, zeleno ‐ InGaN – zeleno, plavo i ljubičasto ‐

 vrijeme odaziva ‐otpor izolacije R I‐O ‐kapacitet izolacije CI‐O ‐fototranzistor: Napon zasićenja na kolektoru V CE ‐ vrijeme rasta/vrijeme pada tr/tf  ‐fototranzistor: Struja mraka ICEO ‐

Vrijeme odaziva ‐ vrijeme odaziva fotodiode je kvadratni korijen sume vremena nabijanja i RC konstante ‐ vrijeme prikupljanja naboja ovisi o brzoj i sporoj komponenti ‐brza komponenta predstavlja tranzitno vrijeme elektrona i šupljina kroz osiromašeno područ je, time stvaraju nositelje prikupljene difuzijom ‐tranzitno vrijeme tih nosioca će biti relativno kratko Otpor izolacije RI ‐O -otpor izolacije R IO predstavlja otpor između ulaznog i izlaznog kontakta optosprežnika -u idealnom slučaju on bio beskonačan -kod realnih optosprežnika taj se otpor kre će od 108 do 1012 Ω -vrijednost ovog parametra određuje se mjerenjem, a zbog iznimno velikih vrijednosti koje poprima za to koristimo istosmjerni naponski izvor  najčešće vrijednosti napona 1kV

Kapacitet izolacije C I ‐O ‐kapacitet izolacije CIO predstavlja parazitni kapacitet prisutan između kontakata ulaznog i izlaznog električnog kruga optosprežnika ‐ovaj parametar kao i otpor izolacije određujemo mjerenjem, ovaj puta korištenjem izmjeničnog napona vrlo male amplitude, najčešće na frekvenciji od 1MHz, a zavisno o konstrukciji on se kreće od 0.3 do 2.5 pF

Struja mraka Struja mraka je vrlo važna karakteristika fototranzistora. Predstavlja najveći izvor šuma tog elementa. To je struja koja teče poluvodičem i kad nema prisutnosti svjetla, tj. javlja se prilikom dovođenja napona Uce, na neosvijetljen tranzistor

 Napon zasić enja na kolektoru ‐po definiciji,

zasićenje je stanje u kojem oba spoja tranzistora – emiter‐ baza i kolekor‐baza postaju propusno polarizirana ‐gledano s praktične strane, napon Uce zasićenja je parametar koji pokazuje koliko precizno možemo fotodetektor aproksimirati sa zatvorenom sklopkom, jer je to zapravo napon koji se javlja kad je sklopka u „ON“ stanju

Vrijeme rasta Tr  -to je brzina odziva fotodiode na ulazno svjetlo. To je vrijeme potrebno da fotodioda pove ća svoj izlaz sa 10% na 90% od kona čne izlazne razine.

Hvala na pažnji!!