芝识课堂【分立半导体】——电路中的“无声英雄”：光学器件（上）

时间：2021-10-18 16:11:06

关键字：电路器件半导体

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[导读]点击“东芝半导体”，马上加入我们哦！电气隔离是电路设计中不可缺少的一个环节。目前，一种常用的隔离方法是利用隔离器／固态继电器等光半导体器件进行电路设计。所谓的光半导体器件是通过半导体光-电子（或电-光子）转换效应制成的各种功能器件，从早期的被动式光接收和光转换器件，到后期的主动式...

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电气隔离是电路设计中不可缺少的一个环节。目前，一种常用的隔离方法是利用隔离器／固态继电器等光半导体器件进行电路设计。所谓的光半导体器件是通过半导体光-电子（或电-光子）转换效应制成的各种功能器件，从早期的被动式光接收和光转换器件，到后期的主动式光学应用器件，光半导体器件在某些应用方面（如光通信、光信息处理等）正在发挥着的举足轻重的作用。

目前主要的光半导体类型主要分为三种：即发光器件、受光器件以及复合器件。其中发光器件是指如可见光LED、红外LED、紫外LED、激光二极管等，受光器件则以光传感器、太阳能电池、CMOS传感器为代表，而复合器件最为常见的就是光耦和光纤耦合器。

在今天的芝识课堂中，我们就带大家一起了解光学器件在电路隔离中的重要应用。

LED的发光原理与波长范围：

LED依靠发射光的波长不同来显示不同的颜色，LED不仅可以发射可见光，还可以产生紫外光乃至红外光。发射波长可通过“λ（nm）＝1240／Eg（eV）”化合物半导体材料能隙（Eg）的等式进行表示。不同材料的LED，可发出不同的光线。具体而言，拥有较大能隙的材料发射较短的波长，拥有较小能隙的材料发射较长的波长。

对于应用在电视遥控器等的红外LED，常使用GaAs（砷化镓）材料；对于红色／绿色指示器LED，常使用GaP（磷化镓）或InGaAlP（磷化铝镓铟）；对于蓝色LED，常使用InGaN（氮化铟镓）或GaN（氮化镓）材料。

除了LED之外，光耦也是一种应用广泛的光学器件。

光耦的基本介绍：

光耦合器把发光元件（LED）和光电探测器（光敏元件）封装于同一壳体中，这可确保信号不受外界干扰。在运行中，其通过发光元件将电信号转换为光信号，并由受光器件接收，以此实现信号传递。

虽然光耦是一种光学器件，但它不处理光，而是处理电信号。光耦合器的主要特点是单向传输性，因此，输入端与输出端完全实现了电气隔离，具有抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高等特点。在复杂的工业系统中，光耦器件被广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器（SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

作为一种比较常见的隔离控制器件，光耦器件对于电路保护起到了极其重要的作用。在下一期的芝识课堂中我们将跟大家深入介绍光耦的类型与安全标准，敬请关注吧！

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关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社是先进的半导体和存储解决方案的领先供应商，公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

公司22,000名员工遍布世界各地，致力于实现产品价值的最大化，东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作，旨在促进价值共创，共同开拓新市场，公司现已拥有超过7,100亿日元（65亿美元）的年销售额，期待为世界各地的人们建设更美好的未来并做出贡献。

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