光电耦合器和光电晶体管本质上的区别!

二极管光隔离器采用led作为光源，硅光电二极管作为传感器。当光电二极管与外部电压源反向偏置时，入射光会增加流过二极管的反向电流。二极管本身不产生能量，它调节来自外部源的能量流。这种工作模式称为光导模式。或者，在没有外部偏压的情况下，二极管将光能转换成电能，方法是将其端子充电到高达0.7V的电压。充电率与入射光的强度成正比。能量通过外部高阻抗路径排出电荷而获得，电流传输比可达到0.2%。这种操作模式称为光伏模式。

最快的光隔离器采用光导模式的PIN二极管。PIN二极管的响应时间在亚纳秒范围内;整个系统的速度受到LED输出和偏置电路延迟的限制。为了减少这些延迟，快速数字光隔离器包含他们自己的LED驱动器和输出放大器优化速度。这些设备被称为全逻辑光隔离器：它们的LED和传感器完全封装在数字逻辑电路中。配备内部输出放大器的Hewlett-Packard6N137/HPCL2601系列设备于20世纪70年代末推出，并达到10MBd的数据传输速度。77/07系列光隔离器包含CMOSLED驱动器和CMOS缓冲放大器，需要两个独立的外部电源，每个5V。

光电二极管光隔离器可以用来连接模拟信号，尽管它们的非线性总是会使信号失真。一种特殊的模拟光隔离器使用两个光电二极管和一个输入端运算放大器来补偿二极管的非线性。两个相同的二极管中的一个被连接到放大器的反馈回路中，这使得整个电流传输比保持在恒定水平，而不管第二个(输出)二极管的非线性。

建议的配置由两个不同的部分组成。其中一个传输信号，另一个建立负反馈，以确保输出信号与输入信号具有相同的特性。这种提议的模拟隔离器在输入电压和频率的广泛范围内是线性的。然而，使用这一原理的线性光耦合器已经存在多年，例如IL300系列。

围绕MOSFET光耦开关构建的固态继电器通常使用光电二极管光隔离器来驱动开关。MOSFET的栅极开启所需的总电荷相对较小，稳态时的漏电流很低。光生伏打模式的光电二极体可以在相当短的时间内产生开启电荷，但其输出电压比MOSFET的阈值电压低很多倍。为了达到所需的阈值，固态继电器包含多达30个串联的光电二极管。

光电晶体管本质上比光电二极管慢。例如，最慢但仍很常见的4N35光电隔离器在100欧姆负载下的上升和下降时间为5μs，其带宽被限制在10千赫兹左右-足以用于脑电图或脉冲宽度电机控制。1983年原始乐器数字接口规范中推荐的PC-900或6N138之类的设备，其数字数据传输速度可达到数十kBaud。光电晶体管必须适当地偏置和加载，以达到其最大速度，例如，4N28在最佳偏置下的最高工作频率为50kHz，而在没有偏置的情况下则低于4kHz。

使用晶体管光电隔离器进行设计需要宽裕的余量，以使可在市售设备中找到的参数有较大的波动。这种波动可能是破坏性的，例如，当DC-DC转换器的反馈回路中的光隔离器改变其传递函数并引起虚假振荡时，或当光隔离器意外延迟导致短路时通过H桥的一侧。制造商的数据表通常只列出最坏情况的关键参数值。实际设备以不可预测的方式超过了这些最坏情况的估计。使用场效应晶体管(FET)作为传感器的光电隔离器很少见，像vactrol一样，只要FET输出端两端的电压不超过几百mV，就可以用作遥控模拟电位器。光电FET开启时不会在输出电路中注入开关电荷，这在采样和保持电路中特别有用。