6.1.5.  Режимы эксплуатации транзисторных оптопар

В транзисторных оптопарах значение выходного тока обычно до­статочно для действия последующих устройств. В качестве фотоприемника чаще всего используются кремниевые планарные п-р-п-транзисторы с внешними вы­водами только эмиттера и коллектора, иногда выводят и базовый электрод. В качестве излучателя используются ареенидогаллиевые излучающие диоды.

Рис. 6.10. Зависимость коэффициента передачи тока транзисторной

оптопары от температуры

Характеристики транзисторной оптопары существенно отличаются от аналогичных характеристик диодной. Передаточная характеристика по току существенно отклоняется от линейной зависимости, причем тем больше, чем выше усилительные свойства самого транзистора и чем больше входной ток. Температурная зависимость коэффициента передачи по току иллюстрируется рис. 6.10. При больших входных токах (кривая 2) эта зависимость такая же, как и у диодной оптопары, при малых (кривая 1) существенно отличается. Характер рассмотренных зависимостей объясняется видом зависимости излучательной способности излучателя и коэффициента передачи фототранзистора от температуры и тока.

Рис. 6.11. Транзисторная оптопара в ключевом

режиме эксплуатации

Существенное повышение коэффициента передачи воз­можно в оптопаре с составными фототранзисторами. Однако при этом обычно значительно снижается быстродействие и ухудшается температурная стабильность. Так, при изме­нении температуры от 25 до 100 °С темновой ток составно­го транзистора возрастает на 4 – 5 порядков, тог­да как у обычного фототранзистора это изменение не пре­вышает 2 – 3 порядков. В результате приходится снижать предельную рабочую температуру оптопары.

Вследствие, прежде всего, высокой нелинейности пере­даточной характеристики транзисторных оптопар, а также сильной температурной зависимости параметров, высокого уровня шумов и узкой полосы рабочих частот транзистор­ные оптопары относительно редко применяются для пере­дачи аналогового сигнала.

Основной режим эксплуатации транзисторных опто­пар – ключевой (рис. 6.11). Критерий насыщения фото­транзистора оптопары при заданном коллекторном токе насыщения () можно представить в виде:

,

где  – входной граничный ток оптопары.

Наибольший коэффициент передачи по току (до 100 и более) и наибольшее значение выходных токов и напря­жений имеют оптопары с составным транзистором. Однако этот класс транзисторных оптопар обладает наихудшим быстродействием ( мкс). Наибольшее быстродей­ствие имеют диодно-транзисторные оптопары (мкс).

Рис. 6.12. Зависимости временных параметров диодно-транзисторных

оп­топар: а – от входного тока; б – от температуры

Зависимости временных параметров от выходного тока (рис. 6.12, а) носят характер, аналогичный характеру зависимостей диодных оптопар. Подтверждается общая для всех оптопар с СИД особенность – резкое возрастание  при переходе к малым  (для большинства транзисторных оптопар об­ласть < 10 мА является нерабочей областью). При по­вышении температуры инерционность транзисторных опто­пар увеличивается (рис. 6.12, б).