本文介紹了半導體“電—光—電”轉換器件，光電耦合器

　　光電耦合器(簡稱光耦)是一種以光作為媒介、把輸入端的電信號耦合到輸出端去的新型半導體“電—光—電”轉換器件。換句話講，它具有把電子信號轉換成為相應變化規(guī)律的光學信號、然后又重新轉換成為變化規(guī)律相同的電信號的單向傳輸功能，并且能夠有效地隔離噪聲和抑制干擾，實現(xiàn)輸入與輸出之間的電絕緣。這種信號傳遞方式是所有采用變壓器和電磁繼電器作隔離來進行信號傳遞的一般解決方案所不能相比的。

　　圖1 光電耦合器構成圖

　　光電耦合器的優(yōu)點是單向傳輸信號、輸入端與輸出端在電氣上完全隔離、輸出信號對輸入端無影響、抗干擾能力強、工作穩(wěn)定、無觸點、體積小、使用壽命長、傳輸效率高等，因而在隔離電路、開關電路、數(shù)模轉換、邏輯電路、過流保護、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等電路中得到了越來越廣泛的應用。目前，光電耦合器已發(fā)展成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。

　　1.?結構及特點

　　光電耦合器由組裝在同一密閉殼體內的半導體發(fā)光源和光接收器兩部分組成，其結構如圖1(a)所示。發(fā)光源多為發(fā)光二極管，光接收器可以是光敏晶體管，也可以是光敏場效應管、光敏晶閘管和光敏集成電路等。發(fā)光源和光接收器彼此相對并用透明絕緣材料隔離，發(fā)光源引出的管腳為輸入端，光接收器引出的管腳為輸出端。當按照圖1(b)所示，在輸入端加上電信號時，發(fā)光二極管發(fā)光，與之相對應的光接收器由于光敏效應而產(chǎn)生光電流，并由輸出端輸出，從而實現(xiàn)了以“光” 為媒介的電信號單向傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是完全保持絕緣的。

　　光電耦合器的主要特點是：輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于1010Ω，耐壓一般可超過1.5kV，有的甚至可以達到10kV以上;由于“光” 傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以信號從光源傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號也不會影響輸入端。此外，光電耦合器能夠很好地抑制干擾并消除噪聲，其響應速度快(時間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒級)、無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊、容易和邏輯電路配合，這使得它的應用很廣泛。例如，在計算機數(shù)位通信及即時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加其工作之可靠性;在單片開關電源中，利用線性光電耦合器可構成光耦回饋電路，通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓的目的。

　　2.?外形和種類

　　光電耦合器的封裝形式可分為同軸型、雙列直插型、TO封裝型、扁平封裝型、貼片封裝型、光纖傳輸型等。但電子愛好者在制作或維修時經(jīng)常用到的封裝形式幾乎全部都是塑料雙列直插型、扁平封裝型和貼片封裝型3大類，引腳有4、6、8、12、16、24腳等多種，圖2所示是它們的實物外形圖。

　　圖2?光電耦合器實物外形圖

　　光電耦合器的種類較多，如果按照輸出形式不同來劃分，主要有光敏二極管型、通用型(即光敏三極管型，又分無基極引線和有基極引線兩種)、達林頓(復合三極管)型、雙向對稱型、高速型、光敏電阻型、光電池型、光敏場效應管型、光敏晶閘管型(又分單向晶閘管和雙向晶閘管兩種)、光集成電路型等。

　　光電耦合器按傳輸信號不同，可分為非線性(數(shù)字型)光電耦合器和線性(模擬型)光電耦合器兩大類。按傳輸信號的速度不同，可分為低速光電耦合器(光敏三極管、光電池等輸出型)和高速光電耦合器(光敏二極管帶信號處理電路或者光敏集成電路輸出型)。按隔離特性不同，可分為普通隔離光電耦合器(一般光學絕緣膠灌封低于5kV、空氣封低于2kV)和高壓隔離光電耦合器(可分為10kV、20kV、30kV等)。按傳輸信號通道數(shù)不同，可分為單通道、雙通道和多通道光電耦合器。

　　3.?主要參數(shù)

　　光電耦合器的輸入特性就是內部發(fā)光器(多為發(fā)光二極管)的特性，輸出特性取決于內部光接收器。除此之外，還有表征整體性能的電流傳輸比CTR、輸入與輸出之間的絕緣電阻RISO等參數(shù)。在傳輸數(shù)字信號時，還有脈沖上升時間、下降時間、延遲時間等參數(shù);在傳輸交流信號時，還必須考慮頻率特性等參數(shù)。

　　圖3?光電耦合器引腳排序規(guī)則

　　4.?型號與引腳的識別

　　電子愛好者經(jīng)常碰到的光電耦合器盡管外形基本上都是雙列4腳、6腳、8腳……塑料封裝，但由于型號的命名各廠家不統(tǒng)一，可謂五花八門，無規(guī)律可循，而且從型號上面一般是看不出有關內部結構和具體參數(shù)等信息的。要想知道某一型號產(chǎn)品的結構特點和有關參數(shù)等，就只能查看廠家說明書或相關的參數(shù)手冊。表1列出了部分常用6引腳塑料雙列直插型光電耦合器的型號和主要參數(shù)，供參考。

　　常用光電耦合器的引腳排序規(guī)則如圖3所示。這跟普通集成電路完全相同，即：將產(chǎn)品的引腳面朝向雜志，從頂面(有字面)的半圓凹槽、小圓凹口(色點)或斜邊標記處的引腳開始，按逆時針(即圖中箭頭)方向計數(shù)，依次為1、2、3、4腳……如果翻轉過來從背面看(比如在印制電路板的焊接面上看)，即引腳面正對著自己、有字面朝向雜志，則應按順時針方向計數(shù)。表2給出了筆者歸納整理出的不同型號光電耦合器的引腳排列圖，希望能夠給讀者的應用提供簡便快捷的幫助。