发光器件与光电耦合器件
光耦百科
准；由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的 4N××系列(如 4N25 、 4N26、4N35)光 耦 合 器 ，目 前 在 国 内 应 用 地 十 分 普 遍ห้องสมุดไป่ตู้。鉴 于 此 类 光 耦 合 器 呈 现 开 关 特 性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，可以用于单片机的输出隔离；所 选用的光耦器件必须具有较高的耦合系数。
光耦
百科名片 光耦合器（opticalcoupler，英文缩写为 OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它 是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管 LED）与受光器（光 敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之 后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号 耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和 输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。 目录
Un 封装型，以及光纤传输型
光耦
等。(4)按传输信号分，可分为数字型光电耦合器（OC 门输出型，图腾柱输出型及三 态门电路输出型等）和线性光电耦合器（可分为低漂移型，高线性型，宽带型，单电 源型，双电源型等）。
(5)按 速 度 分 ，可 分 为 低 速 光 电 耦 合 器（ 光 敏 三 极 管 、光 电 池 等 输 出 型 ）和 高 速 光 电耦合器（光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成电路输出型）。
保持恒定时，它等于直流输出电流 IC 与直流输入电流 IF 的百分比。采用一只光敏三
光耦合器是将 信号转换为 信号再转换为 信号的耦合器件
光耦合器是将信号转换为信号再转换为信号的耦合器件光耦合器（Optocoupler），是一种能够将电信号转换为光信号再转换为电信号的耦合器件。
它是由发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）和光敏三极管（Phototransistor）组成的光电二极管。
通过光耦合器，可以实现电气与光学之间的互联，起到保护和隔离信号的作用。
接下来，我们将会深入解析光耦合器的工作原理、优势以及应用领域。
光耦合器的工作原理相对来说是比较简单的。
首先，当输入电信号通过光电二极管的输入端时，发光二极管将收到的电信号转换为对应的光信号。
这个过程通过半导体材料的电性和光性相互作用而实现。
而后，输出端的光敏三极管将接收到的光信号转换为相应的电信号。
这样，输入信号就成功地转换为输出信号，完成耦合的过程。
光耦合器的最大优势在于其能够实现电学与光学之间的隔离和保护作用。
在许多场景下，通过光耦合器可以有效地提供电气隔离，以避免电气干扰和降低噪声。
此外，光耦合器还具备良好的可靠性和长寿命，能够稳定地工作在较高温度和湿度环境下。
光耦合器的应用领域十分广泛。
首先，光耦合器在电力系统中常用于高压电路的隔离和检测。
由于其能够实现电气隔离和防止电气灾害，因此可以提高电力系统的安全性和稳定性。
同时，在工业自动化领域，光耦合器被广泛应用于逻辑电平转换、信号隔离以及电气与光学接口的转换。
此外，在医疗设备、通信设备等领域中，光耦合器也被广泛应用于信号的隔离传输、光纤通讯以及光电信号的调制与解调等领域。
光耦合器在实际应用过程中，存在一些值得注意的问题。
首先，由于光耦合器本身对于光敏三极管发出的光敏感度有一定要求，因此在使用过程中需要充分考虑光源的强度以及传输距离的限制。
同时，光源的选用也是光耦合器稳定性和性能的重要因素。
其次，针对特定应用场景，需要合理选择光耦合器的类型。
根据输出端的不同，光耦合器可以分为光敏三极管输出、光电晶体管输出、光耦合集成电路输出等类型。
光电耦合器件简介
光电耦合器件简介光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。
光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。
当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。
对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。
若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。
这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。
图一最常用的光电耦合器之部结构图三极管接收型 4脚封装图二光电耦合器之部结构图三极管接收型 6脚封装图三光电耦合器之部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装图四光电耦合器之部结构图可控硅接收型 6脚封装图五光电耦合器之部结构图双二极管接收型 6脚封装光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因：（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。
据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。
（2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。
（3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。
因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。
（4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。
常用光耦器件
常用光耦器件一、光耦器件概述光耦器件，也称为光电耦合器件，是一种能够实现光电转换的组件。
它通过光电二极管、发光二极管及隔离器件的组合，能够将输入端的电信号转换为输出端的光信号或将输入端的光信号转换为输出端的电信号。
常用的光耦器件有光耦隔离器、光耦继电器、光耦运算放大器等。
二、光耦隔离器1. 概述光耦隔离器是一种将输入端和输出端通过光电转换进行隔离的器件。
它具有输入端和输出端完全电气隔离的特点，能够有效地隔离输入端和输出端之间的电气信号，避免电气噪声和干扰的影响。
光耦隔离器主要由光电二极管和发光二极管组成，工作原理是输入端的电信号驱动发光二极管发出光信号，然后由光电二极管将光信号转换为输出端的电信号。
2. 组成及工作原理光耦隔离器由光电二极管、发光二极管及电气隔离器件组成。
•光电二极管：将输入端的光信号转换为电信号的组件。
•发光二极管：将输入端的电信号转换为光信号的组件。
•隔离器件：保证输入端和输出端实现电气隔离的组件，如隔离介质，隔离电源等。
工作原理： 1. 输入端的电信号驱动发光二极管发出光信号。
2. 光信号经过隔离器件传输到光电二极管。
3. 光电二极管将光信号转换为电信号，输出到输出端。
3. 应用领域光耦隔离器具有电气隔离、抗干扰能力强等特点，广泛应用于以下领域：1.工业控制：用于隔离工业设备中的高电压和低电压电路，保护低电压电路免受高电压干扰。
2.通信设备：用于隔离通信设备中的输入端和输出端，提高系统的稳定性和可靠性。
3.医疗设备：用于隔离医疗设备中的输入端和输出端，确保患者和操作人员的安全。
4.动力电子：用于隔离控制信号和功率电子设备，提高系统的稳定性和可靠性。
三、光耦继电器1. 概述光耦继电器是一种将输入端的电信号转换为输出端的光信号，实现电气隔离和信号放大的器件。
它可以用于驱动高电压负载，同时具有电气隔离的特点，适用于各种需要信号隔离和放大的应用场景。
2. 组成及工作原理光耦继电器由光电二极管、发光二极管和继电器组成。
电子技术基础教程第9章光电子器件及其应用优选全文
光敏电阻将光的强弱变化转变为电阻值的差异，从而
可以由流过电流表的不同电流直接显示亮度。其中R1、 R2用于调节表面刻度，RW用于控制表头的灵敏度。
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（2）红外测温仪的前置放大电路
调制光入射光敏电阻后转化为电信号，然后送放大
器进行放大。输出uO的大小即可反映温度的高低。
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光电耦合器件：光电器件与电光器件的组合。
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9.1 发光二极管（LED）
9.1.1 发光二极管的工作原理 1.发光二极管的外形、电路符号和伏安特性
外形图：
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电路符号和伏安特性
•LED的正向工作电压UF一般为1.5～3V； •反向击穿电压一般大于5V；
•正向工作电流IF为几毫安到几十毫安，且亮度随IF的增加而
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9.2.1 光电器件及其应用
箭头与
LED符号
1.光电二极管外形、电路符号及工作原理 的区别
外形
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光导模式
电路符号
光伏模式
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2.光电二极管的应用
（1）光电二极管的简单应用电路
光照射，2CU导 通，有电压输出
光照射2CU, VT导通， KA吸合。
简单光控电路
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光控继电器电路
增大；
•发光二极管正向工作电压的大小取决于制作材料；
•不同的半导体材料及工艺使发光二极管的颜色、波长、亮度、
光功率均不相同。
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2EF系列发光二极管的主要参数
型号
工作 电流
IF/mA
正向 发光 电压 强度
光电耦合器 或门电路
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电子器件，通常由发光源和受光器两部分组成。
发光源多为发光二极管，受光器多为光敏二极管或光敏三极管。
当输入端加上电信号时，发光二极管发出光线，光敏三极管接收光线后产生光电流，再经过进一步放大后输出，实现了“电—光—电”的转换。
光电耦合器具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输出和输入之间绝缘、单向传输信号等优点，在数字电路中获得广泛的应用。
其输入的电信号驱动发光二极管（LED）使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，从而完成电—光—电的转换，起到输入、输出、隔离的作用。
在光电耦合器中，按输出形式分有光敏器件输出型、NPN三极管输出型、达林顿三极管输出型、逻辑门电路输出型、低导通输出型（输出低电平毫伏数量级）、光开关输出型（导通电阻小余10Ω）、功率输出型（IGBT/MOSFET 等输出）等类型。
至于门电路，它是数字逻辑电路的基本单元，可以实现基本的逻辑运算，如与、或、非、与非、或非、与或非等。
门电路的输出只有两种状态：高电平（逻辑“1”）和低电平（逻辑“0”）。
常见的门电路有与门、或门、非门等。
光电器件分类(一)
光电器件分类(一)光电器件分类光电器件的定义光电器件是利用光电效应或光致变化的物理机制进行能量转换或信号处理的器件。
光电器件的分类光电器件广泛应用于光电通信、光电显示、光电探测等领域。
根据其工作原理和应用特点，光电器件可以分为以下几类：1.光电转换器件这类器件主要用于将光信号转换为电信号或反之。
常见的光电转换器件包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。
其中，光电二极管是将光信号转换为电压信号的重要器件，通常用于光电探测、光电通信等领域。
光敏电阻则是根据光照强度的变化来改变电阻值，常用于自动光控、测光仪器等设备。
2.光电显示器件光电显示器件主要用于将电信号转换为可见光信号，实现图像或文字的显示。
最常见的光电显示器件就是LED（发光二极管），其利用电流通过半导体材料产生发光效应，具有高亮度、低能耗等特点。
此外，还有LCD（液晶显示器）、OLED（有机发光二极管）等光电显示器件。
3.光电探测器件光电探测器件主要用于检测、测量或接收光信号。
光电探测器件的广泛应用包括光通信、光谱分析、光电测量等。
常见的光电探测器件有光电二极管、光电三极管、光电二级管阵列等。
光电二级管阵列常用于 CCD（电荷耦合器件）摄像仪、光电测量仪器等。
4.光电励磁器件光电励磁器件是指利用光信号对材料进行励磁或改变材料的磁性。
这类器件具有控制灵活、响应速度快等特点，常用于光存储器、光纤记忆等领域。
5.光电传感器件光电传感器件是指利用光信号进行物理量、化学量等的测量和检测。
这类器件广泛应用于环境监测、生物医药、食品安全等领域。
其中，光电传感器件可以根据测量物理量的不同分为光电温度传感器、光电湿度传感器、光电压力传感器等。
以上是对光电器件的简要分类说明，随着科技的不断发展，光电器件将会在更多领域得到广泛应用，并且随着新的光电器件的研发与应用，其分类也将进一步扩展和细分。
第6章 发光器件与光电耦合器件下
激光 :受激放大的光 普通光 :自发辐射光
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粒子数分布反转
在激光物质中，外来的光子可以引起受激辐射，也可能被 受激吸收，而产生激光的必要条件之一就是受激辐射要占 主导地位，此时就必须从外部给工作物质输入能量，使处 于激发态的载流子多于处于基态的载流子，也就是把载流 于激发态的载流子多于处于基态的载流子，也就是把载流 子的正常分布倒转过来——粒子数反转 子的正常分布倒转过来——粒子数反转 粒子数反转的条件：增益大于阈值增益或注入电流大于阈 粒子数反转的条件：增益大于阈值增益或注入电流大于阈 值电流。
1、有能激活介质的泵浦装置； 有能激活介质的泵浦装置； 能让粒子数反转使受激辐射足以克服损耗； 2、能让粒子数反转使受激辐射足以克服损耗； 有一个谐振腔提供正反馈和高增益， 3、有一个谐振腔提供正反馈和高增益，维持受 激辐射。 激辐射。 半导体激光器是向半导体PN结注入电流 实现 结注入电流，实现 半导体激光器是向半导体 结注入电流 粒子数反转分布，产生受激辐射，再利用谐振 粒子数反转分布，产生受激辐射， 腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的 腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的
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谐振腔损耗
透过 反射 吸收 散射 衍射
谐振腔 失掉
偏振损失
起偏器泡克尔晶体
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增益和损耗
增益<损耗
增益=损耗
增益>损耗
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法布里 - 珀罗谐振腔 (FabryPerot, FP)
解 理 面
有源区
注入电流
解 理 面
L R1 z=0 R2 z=L
25
L=250µm W=12 µm T=300K
光电耦合器的管脚图及工作原理
光电耦合器的管脚图及工作原理光电耦合器的作用及工作原理光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。
光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。
当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。
对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。
若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。
这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。
图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型4脚封装图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型6脚封装图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型4脚封装图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型6脚封装图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型6脚封装光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因：（1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。
据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。
（2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。
（3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。
因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。
光电耦合器-肖特基二极管-稳压二极管
1.光电耦合器光电耦合器是一种发光器件和光敏器件组成的光电器件。
它能实现电—光—电信号的变换,并且输入信号与输出信号是隔离的。
目前极大多数的光耦输入部分采用砷化镓红外发光二极管,输出部分采用硅光电二极管、硅光电三极管及光触发可控硅。
这是因为峰值波长900～940nm的砷化镓红外发光二极管能与硅光电器件的响应峰值波长相吻合,可获得较高的信号传输效率。
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。
它由发光源和受光器两部分组成。
把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。
光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
基本工作特性（以光敏三极管为例）1、共模抑制比很高在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。
2、输出特性光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。
当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。
IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。
其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。
3、光电耦合器可作为线性耦合器使用。
在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。
光电变换电路的类型
光电变换电路的类型光电变换电路是将光信号转换为电信号的电路，广泛应用于光通信、光电子、光学测量等领域。
根据其不同的工作原理和应用场景，光电变换电路可分为以下几种类型。
1. 光电二极管电路光电二极管电路是最常见的光电变换电路，它将光信号转换为电信号的过程是通过光电二极管实现的。
光电二极管是一种将光能转换为电能的半导体器件，具有灵敏度高、响应速度快等特点。
光电二极管电路通常包括前置放大电路和后置滤波电路，前置放大电路用于放大光电二极管输出的微弱电信号，后置滤波电路用于去除噪声和杂波。
2. 光电晶体管电路光电晶体管电路是一种将光信号转换为电信号的高灵敏度电路，其灵敏度比光电二极管电路高出许多。
光电晶体管是一种双极型晶体管，其发射极和集电极之间的区域被照射后，将产生电流信号。
光电晶体管电路通常包括前置放大电路、滤波电路和比较器电路等部分，其输出电信号可用于控制其他电路的开关或触发器。
3. 光敏电阻电路光敏电阻电路是一种将光信号转换为电信号的电路，其基本原理是利用光敏电阻对光的敏感性来实现。
光敏电阻是一种半导体材料，其电阻值随着光照强度的变化而发生变化。
光敏电阻电路通常包括前置放大电路和后置滤波电路，前置放大电路用于放大光敏电阻输出的微弱电信号，后置滤波电路用于去除噪声和杂波。
4. 光电耦合器电路光电耦合器电路是一种将光信号转换为电信号的电路，其基本原理是利用光电耦合器将光信号和电信号隔离开来。
光电耦合器是一种将光信号转换为电信号的器件，其内部包含一对发光二极管和光敏三极管。
光电耦合器电路通常包括前置放大电路和后置滤波电路，前置放大电路用于放大光电耦合器输出的微弱电信号，后置滤波电路用于去除噪声和杂波。
5. 光电开关电路光电开关电路是一种将光信号转换为电信号的电路，其基本原理是利用光电二极管、光电晶体管等器件来实现开关控制。
光电开关电路通常包括光电传感器、信号处理电路和控制器等部分，其输出信号可用于控制灯光、电机等设备的开关。
第6章 发光器件与光电耦合器件
图中（d）反光型光电耦合器，LED和光电二极管封装在 一个壳体内，两者发射光轴同接收光轴夹一锐角，LED发 出的光被测物体反射，并被光电二极管接收，构成反光型 光电耦合器。
图中（e）为另一种反光型光电耦合器，LED和光电二极 管平行封装在一个壳体内，LED发出的光可以在较远的位 置上放置的器件反射到光电二极管的光敏面上。显然，这 种反光型光电耦合器要比成锐角的耦合器作用距离远。
6.4.1 光电耦合器件的结构与电路符号
用来制造光电耦合器件的发光元件与光电接收元件 的种类都很多，因而它具有多种类型和多种封装形式。 本节仅介绍几种常见的结构。
1. 光电耦合器件的结构
光电耦合器件的基本结构如图6-28所示，图6-28（a） 为发光器件（发光二极管）与光电接收器件（光电二极 管或光电三极管等）被封装在黑色树脂外壳内构成光电 耦合器件。图6-28（b）者将发光器件与光电器件封装在 金属管壳内构成的光电耦合器件。使发光器件与光电接 收器件靠得很近，但不接触。
本章主要介绍目前已得到广泛应用的注入式半导 体发光器件及光电耦合器件。
6.1 发光二极管的基本工作原理与特性
1907年首次发现半导体二极管在正向偏置的情况下发 光。70年代末，人们开始用发光二极管作为数码显示器和 图像显示器。进十年来，发光二极管的发光效率及发光光 谱都有了很大的提高，用发光二极管作光源有许多优点。
2. 异质结注入发光
为了提高载流子注入效率，可以采用异质结。图2-13（a） 表示理想的异质结能带图。由于p区和n区的禁带宽度不相等，当 加上正向电压时小区的势垒降低，两区的价带几乎相同，空穴就 不断向n区扩散。
对n区电子，势垒仍然较高，不能注入p区。这样，禁带宽的p 区成为注入源，禁带窄的n区成为载流子复合发光的发光区（图213（b））。例如，禁带宽EG2=1.32eV 的p-GaAs与禁带宽EG1＝ 0.7eV p-GaAs与禁带宽EG1＝0.7eV的n-GaSb组成异质结后，nGaAs的空穴注入n-GaAs区复合发光。
光耦的用法
光耦的用法一、光耦简介光耦合器（英文：Optical Coupler，简称：光耦）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。
它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。
当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。
光耦合器主要由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收后，进一步转换为电信号，最后经后级放大形成响应的输出信号。
因此光耦合器输入的是电信号，输出的是电信号。
二、光耦的种类根据其工作方式的不同，可分为线性光耦和开关光耦；按照接收管的结构不同，线性光耦又可分为有光电二极管式和光电晶体管式两种；开关光耦又分为晶体管—晶体管（T—T）式、晶体管—晶体管（N—P—N）式、晶体管—晶体管（P—N—P）式等类型。
此外，还有达林顿（射极跟随器）型、双管式和差分式等光耦合器。
三、光耦的工作原理光耦合器的工作原理是：在输入端加电信号使发光源发光，发光管产生的光线照射在受光器上，转换成电信号后再传输到输出端，以完成对于电路的隔离与传输。
其结构一般有光纤式和集成式两类，但目前应用最广、产量最大的为集成式结构的光耦合器。
它又可分为“塑封型”和“密封型”两大类，其中“塑封型”又分为直插封装型和贴片封装型两种。
四、光耦的选择与使用由于线性光耦是线性工作的器件，它在模拟电路中的应用优于数字电路。
选择一个好的光耦需要考虑一下因素：1.隔离电压：选择隔离电压高的器件。
2.传输速度：根据电路中电信号的频率选择不同截止频率的光耦。
3.带宽：根据电路的带宽选择不同带宽的光耦。
4.饱和压降：对与一般的数字逻辑来说，应选择饱和压降尽可能小的器件。
5.线性度：选择线性度好的器件。
线性度越接近1越好。
在选择完光耦之后就要看是否能够符合你的实际电路使用了，注意最大和最小的工作电压、电流，这些会影响到整个电路的性能和稳定性。
光电耦合器的应用
光电耦合器件发展趋势及地位光电耦合器是一种光电结合的新型器件。
光电祸合器件制作工艺发展很快，新的光电耦合器件不断出现。
因为光电耦合器件有其它电子器件不具备的性能，因此它被广泛地应用于计量仪器、精密仪器、过程控制、计算机系统、通信设备、医疗设备及家用电器中。
随着工艺技术的不断提高，可望将有更高集成水平、更大工作电流、更高工作速度、原副边耐压更高的光电耦合器件出现。
光电耦合器件有更广泛的应用前景，它将会替代一些与之相比性能较差的电子器件。
光电耦合器的结构特点和特点光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。
当在输入端加电信号时，发光器件发光。
这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。
从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。
这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体光电子器件。
光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。
图1是三种系列的光电耦合器电路图。
光电耦合的主要特点如下：•输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于1010Q ,耐压一般可超过1kV,有的甚至可以达到10kV以上。
•由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
•由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流的电压信号。
因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
•容易和逻辑电路配合。
•响应速度快。
光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒级。
•无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
——100 <b)G0——200 <c)GO—-300光耦的主要性能特点如下：①隔离性能好，输入端与输出端完全实现了电隔离，其绝缘电阻RISO 一般均能达到1010Q以上，绝缘耐压VISO在低压时都可满足使用要求，高耐压一般能超过lkV,有的可达10kV以上。
光电耦合器的工作原理是什么
光电耦合器的工作原理是什么光电耦合器（Optocoupler）又称光电隔离器或光电隔离耦合器，是一种能够将电和光之间相互转换的器件。
它通常由一个发光二极管（LED）、一个光敏二极管（光电晶体管或光敏三极管）和一个光学耦合器件（光导纤维或光学隔离层）组成。
1.发光二极管发光：当输入端施加电流时，发光二极管中的LED发出光线。
这个光线通常是红外线，但也可以是其他可见光波段。
2.光线传递：发出的光线经过光学耦合器件，如光导纤维或光学隔离层，将光线传递到接收端。
3.光敏二极管感光：接收端的光敏二极管接收到发出的光线，并在其PN结上产生电流。
4.电流放大：感光二极管输出的电流被放大，以便用于驱动输出端的负载电路。
5.输出信号：通过输出端的负载电路，将放大后的电流转化为输出电压或其他信号。
1.电气隔离：光电耦合器在输入端和输出端之间实现了电气隔离，这样可以防止电气噪声、电磁干扰和地位差异等因素对电路的影响。
2.高速传输：光信号的传输速度比电信号快得多，因此光电耦合器可以实现高速的信号传输，适用于需要快速响应的应用场景。
3.安全性：由于光电耦合器实现了电与光的隔离，可以防止高电压或高电流通过到达较低电压或电流的输出端，从而提高设备和人员的安全性。
4.小尺寸：光电耦合器通常比传统的电气隔离器件小巧轻便，适用于对尺寸有限制的应用场景。
光电耦合器在实际应用中具有广泛的用途，例如在工业自动化控制系统中用于隔离输入和输出信号、在医疗设备中用于隔离高压和低压电路、在电源供电中用于隔离输入和输出端等。
总之，光电耦合器通过光线传递实现了电与光之间的隔离与耦合，为电路提供了高速传输、电气隔离和安全性保证的解决方案。
光耦的工作原理
光耦的工作原理
光耦，即光电耦合器，是一种利用光学原理实现电光转换的器件。
它由发光器件和光敏器件组成，通过光敏元件的光控电流特性，实现输入光信号与输出电信号之间的隔离和传输。
光耦的工作原理如下：
1. 发光器件产生光信号：光耦的发光器件通常采用发光二极管（LED），当向其施加正向偏压时，电子与空穴结合产生光子，即可发射出光信号。
2. 光信号照射到光敏器件上：发光器件发出的光信号经过光耦内部的光隔离结构，照射到光敏器件上。
光敏器件一般采用光敏二极管（光电二极管），其内部的光电效应使其能够将光信号转换为电信号。
3. 光敏器件产生电信号：当光信号照射到光敏二极管上时，光敏二极管中的光电效应使其产生电流。
该电流与输入的光信号强度成正比，完成了光信号到电信号的转换。
4. 输出电信号隔离和传输：光敏器件产生的电信号通过输出端的电路传输出去。
由于发光器件和光敏器件之间通过光信号进行传输，因此输入光信号与输出电信号之间实现了隔离，能够有效避免干扰和传递电气噪声。
光耦能够将输入信号与输出信号实现电气隔离，具有阻隔高、
传输速率快、耐辐照等特点。
它在各种电子设备中广泛应用，例如隔离测量回路、逻辑隔离、噪声干扰抑制等。
光耦合名词解释
光耦合名词解释：光耦合是一种将输入端与输出端通过光线进行隔离的技术，通过光的传输来实现信号的隔离和耦合。
本文将对光耦合的含义和原理进行解释。
光耦合是一种将输入端与输出端通过光线进行隔离的技术，常见于电子设备和通信系统中。
它通过利用光的传输特性来实现输入信号与输出信号之间的隔离和耦合，从而提高系统的稳定性和抗干扰能力。
光耦合的原理基于半导体光电器件，主要包括发光二极管（LED）和光敏二极管（光电二极管或光敏三极管）。
发光二极管将电信号转换为光信号，而光敏二极管则将光信号转换为电信号。
在光耦合模块中，发光二极管和光敏二极管被密封在一个封装中，通过透明的隔离层将它们隔离开来，同时允许光线从发光二极管传输到光敏二极管。
当输入信号加到发光二极管上时，发光二极管会发出相应的光信号。
这个光信号经过隔离层后，到达光敏二极管。
光敏二极管会将光信号转换为相应的电信号，并输出到电路中。
通过这种方式，输入信号与输出信号之间实现了隔离和耦合。
光耦合技术的应用非常广泛。
在电子设备中，光耦合常用于隔离输入和输出信号，提高设备的抗干扰能力。
在通信系统中，光耦合常用于隔离不同电路之间的信号，防止干扰和串扰。
此外，光耦合还可以用于模拟隔离、电源隔离、测量和控制等领域。
总结起来，光耦合是一种通过光的传输来实现输入信号与输出信号之间的隔离和耦合的技术。
它基于半导体光电器件，利用发光二极管和光敏二极管之间的光信号传输实现信号的转换和隔离。
光耦合技术在电子设备和通信系统中有广泛的应用，能提高系统的稳定性和抗干扰能力。
【文档结尾】：结尾综上所述，光耦合是一种重要的技术，它通过光的传输实现输入信号与输出信号之间的隔离和耦合。
光耦合技术的应用范围广泛，对提高系统的稳定性和抗干扰能力起到了重要作用。
光耦el817的工作原理
光耦el817的工作原理光耦（Optocoupler）是一种常用的光电器件，也称为光电隔离器或光电耦合器。
其中，EL817是一种常见的光耦型号，被广泛应用于电子设备中。
本文将从工作原理角度解析EL817的原理及其应用。
一、EL817的结构EL817主要由一个发光二极管（LED）和一个光敏三极管（光电晶体管）组成。
其中，LED作为输入端，当输入电流加到LED正极时，LED发出的光线会照射到光敏三极管的基极上，进而激活光敏三极管的发射结。
二、EL817的工作原理EL817的工作原理基于光电效应。
当输入电流加到LED正极时，LED发出的光线会照射到光敏三极管的基极上，光线的能量被吸收后会激活光敏三极管的发射结，形成电流的传导。
这个过程实现了输入信号的光电转换。
具体来说，当LED发出的光线照射到光敏三极管的基极上时，光敏三极管的发射结会受到光线的激发，使得发射结的电流得以流动。
这个电流被称为输出电流，它与输入电流之间存在一定的线性关系。
因此，EL817可以实现输入与输出之间的电隔离与信号转换。
三、EL817的应用由于EL817具有电隔离、信号转换等特点，因此在许多电子设备中得到广泛应用。
1. 电隔离EL817能够实现输入与输出之间的电隔离，从而保护输入与输出之间的电路不受干扰。
例如，在测量仪器中，输入端可能需要测量高压信号，而输出端则需要连接低压电路，这时就可以使用EL817实现输入与输出之间的电隔离，确保安全可靠的信号传输。
2. 信号转换EL817能够将输入信号转换为输出信号，实现不同电平之间的信号匹配。
例如，在数字电路与模拟电路之间，由于电平差异，可能需要使用EL817将数字信号转换为模拟信号，或者将模拟信号转换为数字信号，以实现两者之间的互联互通。
3. 电噪声隔离在一些噪声环境下，输入信号可能会受到电磁干扰或其他干扰源的影响，导致输出信号质量下降。
EL817能够通过电隔离的特性，将输入信号与输出信号隔离开来，从而减少噪声的传递和影响，提高信号的纯净度。
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对 GaAs这类直接带隙半导体，η in可接近100％。但η
很小，如CaP红光发射效率η
的GaP[N]的η
ev很小，最高为15％；发绿光
ev约为0.7％；对发红光的
GaAs0.6P0.4，其η
ev约为
ex
约为0.4％；对发红外光的In0.32Ga0.68P的η
0.1％。
提高外部量子效率的措施有三条： ① 用比空气折射率高的透明物质如环氧树脂（n2 =1.55）涂敷 在发光二极管上； ② 把晶体表面加工成半球形； ③ 用禁带较宽的晶体作为衬底，以减少晶体对光吸收。
(a) Some l ig h t su ffers t o tal in ternal reflect io n an d cann ot escap e. (b ) Int ernal refl ect can be redu ced and hen ce mo re l ig h t can be co ll ect ed b y sh ap in g t he semico nd uct o d ome so th at th e ang les of i nci den ce at th e semi con du cto r-ai r su rface are smal ler th crit ical ang l e. (b ) A n econ omi c meth o d o f all ow i ng more li g ht to escap e fro m th e L t o en capsu late i t i n a t ransp aren t p l asti c do me.
?1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)
(a)
Light output
(b) Light
Domed s emiconductor
Plastic dome
(c)
p n+ Substrate
pn Junction n+ Electrodes Electrodes
n+ (d) AlGaAs
p
p
GaAs
AlGaAs
?1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)
Device Structures
Light output p n+ n+ Substrate Light output p n+ n+ Substrate
6. 寿命
LED的寿命定义为亮度降低到原有亮度一半时所经历的时间。二
极管的寿命一般都很长，在电流密度小于lA/cm2时，一般可达106h， 最长可达109h。随着工作时间的加长，亮度下降的现象叫老化。老
Holes in VB
(c)
With forward bias
(c) Forward biased simplified energy band diagram. (d) Forward biased LED. Schematic illustration of photons escaping reabsorption in the AlGaAs layer and being emitted from the device.
Heterostructure LED
A junction between two differently doped semiconductors that are of the same material is called a homojunction.
A junction between two different different bandgap semiconductors is called a heterojunction.
辐射复合发光的光子并不是全部都能离开晶体向外发
射。光子通过半导体有一部分被吸收，有一部分到达界面
后因高折射率（折射系统的折射系数约为3～4）产生全反 将单位时间发射到外部的光子数nex除以单位时间内注入到 器件的电子-空穴对数nin定义为外部量子效率η
nex ex nin
ex，即
射而返回晶体内部后被吸收，只有一部分发射出去。因此，
黑体辐射器 汞灯 荧光灯 钠灯 氙灯
金属卤化物灯 空心阴极灯
光源
固体发光光源
场致发光灯
发光二极管
气体激光器
电致发光
注入式电发光
激光器
染料激光器 固体激光器 半导体激光器
光谱功率分布图
6.1～2 LED (Light emitting diode)
三星LED光 源DLP背投电 视
全彩色LED电子显示屏
?1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)
6.1.3
LED的特性参数
1. 发光光谱和发光效率
发光二极管发射的光通量与输 人电能之比表示发光效率，单位
lm/W；也有人把光强度与注入电流
之比称为发光效率，单位为cd／A （坎/安）。GaAs红外发光二极管的 发光效率由输出辐射功率与输入电 功率的百分比表示。
1. Principles A light emitting diode(LED) is essentially a pn junction diode typically made from a direct bandgap semiconductor, for example GaAs, in which the electron hole pair (EHP) recombination results in the emission of a photon.
?1999 S.O. Kasap, Optoelectronics(Prent ice Hall)
The phenomenon of light emission from EHP recombination as a result of minority carrier injection as in this case is called injection electroluminescence.(注入电致发光) Because of the statistical nature of the recombination process between electrons and holes, the emitted photons are in random directions; they result from spontaneous emission processes in contrast to stimulated emission.
的关系曲线。
3. 发光亮度与电流的关系
发光二极管的发光亮度L是单位
面积发光强度的量度。在辐射发光发 生在P区的情况下，发光亮度L与电子 扩散电流idn之间的关系为
L idn e R
式中，τ 是载流子辐射复合寿命τ 非辐射复合寿命τ NR的函数
R和
如图6-7所示为GaAsl—xPx、Gal—xAlxAs和GaP(绿色)发光二极管的发
第6章 发光器件与光电耦合器件
通常人们把物体向外发射出可见光的现象称
为发光。但对光电技术领域来说，光辐射还包括
红外、紫外等不可见波段的辐射。
本章主要介绍目前已得到广泛应用的注入式半导 体发光器件及光电耦合器件。
热辐射光源
太阳 白炽灯、卤钨灯
温度辐射 发光
光致发光
阴极射线发光 放射线发光
气体放电光源
Insulator (oxide Epitaxial lay er
Epitaxial lay ers
(a)
Metal electrode
(b)
A schematic illustration of typical planar surface emitting LED devices. (a) p-layer grown epitaxially on ann+ substrate. (b) First n+ is epitaxially grown and thenp region is formed by dopant diffusion into the epitaxial layer.
Electron energy Ec (a) EF Ev Eg p eVo n+ Ec EF eVo Dist ance into device Ev V p n+
Eg h? Eg
(b)
Electron in CB Hole in VB
(a) The energy band diagram of a p-n+ (heavily n-type doped) junction without any bias. Built-in potential Vo prevents electrons from diffusing from n+ to p side. (b) The applied bias reduces Vo and thereby allows electrons to diffuse, be injected, into the p-side. Recombination around the junction and within the diffusion length of the electrons in the p-side leads to photon emission.
2. 时间响应特性与温度特性
发光二极管的时间响应快，短于1μ s，比人眼的时间响应要
快得多，但用作光信号传递时，响应时间又显得太长。发光二极