設(shè)計了一種能夠?qū)崿F(xiàn)模擬信號高精度傳輸與高電壓隔離的高壓線性光電耦合器，它以GaAlAs紅外發(fā)光二極管為發(fā)光器件，采用Si-PIN光電二極管為光敏元件。敘述了高壓線性光電耦合器的工作原理和其中部分電路的設(shè)計，分析了影響其線性度和隔離性能的兩個主要因素是光電二極管位置不對稱和器件內(nèi)部的封裝膠，并列舉了部分測試結(jié)果，測試結(jié)果表明該器件具有良好的隔離特性和較高的線性度。
關(guān) 鍵 詞 線性; 高壓; 紅外發(fā)光二極管; 光電耦合器; 光電二極管

光電耦合器是隨著半導(dǎo)體技術(shù)和光電子技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，它由紅外發(fā)光器件和光敏器件以及相應(yīng)的信號處理電路所組成。信號在光電耦合器中的傳播過程為輸入電信號→光信號→輸出電信號，從而實現(xiàn)了以“光”為媒介的電信號傳輸。因此，從實質(zhì)上講，光電耦合器也是一種光電傳感器，同時也是一種電隔離放大器。光電耦合器的輸入和輸出端在電氣上相互隔離，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，同時還具有體積小、信號單向傳輸以及容易與邏輯電路連接等優(yōu)點，所以被廣泛地應(yīng)用于信號傳輸、噪音去除、高壓控制、線性放大、計算機接口、抗干擾回路等方面[1]。
電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，使得光電耦合器的傳輸精度成為系統(tǒng)性能的重要決定因素之一，而普通光電耦合器受溫度的影響較明顯，溫度漂移嚴重，線性工作區(qū)域較窄，因而難以滿足傳輸精度要求，應(yīng)用范圍受到限制；另一方面，一般光電耦合器隔離電壓通常不高，只能在低壓范圍內(nèi)工作。因此，研制滿足這些要求的高壓線性光電耦合器具有很好的實際意義。
1 器件工作原理分析
高壓線性光電耦合器的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，由圖1可知，器件由一個紅外發(fā)光二極管IR LED、兩個相互匹配的PIN光電二極管、信號處理ASIC(A1、A2以及其他相關(guān)元件)組成。其中，一只光電二極管PD1處于輸入回路中，其光電流通過A1反饋回輸入端來補償IR LED的溫度等方面的非線性，并調(diào)整IR LED的驅(qū)動電流IF，從而使其輸出趨于穩(wěn)定和線性化；而另外一只光電二極管PD2將接收到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，并由A2處理后輸出，從而實現(xiàn)了電信號的線性傳輸。
對于光電二極管，若其耗盡區(qū)的寬度為w，入射面的反射率為RF，那么，光照下，光電二極管產(chǎn)生的光電流：