Оптопара с шунтирующим резистором и диодом шоттки
Оптопара с шунтирующим резистором и диодом Шоттки, в которой с целью увеличения быстродействия параллельно переходу база-эмиттер подключено шунтирующее сопротивление, а параллельно переходу база-коллектор подключен диод Шоттки. Шунтирующее сопротивление позволило уменьшить время нарастания выходного сигнала при выключении, а диод Шоттки позволил уменьшить время рассасывания неосновных носителей в базе. В совокупности это позволило уменьшить время выключения оптопары с шунтирующим резистором и диодом Шоттки, и, как следствие, увеличить ее быстродействие. Кристалл фотоприемника выполнен по микроэлектронной биполярной технологии, который содержит фототранзистор, шунтирующее сопротивление и диод Шоттки.
Полезная модель относится к электронной технике и может быть использовано в электронной аппаратуре для передачи данных.
Известна оптопара, состоящая из светодиода и оптически связанного с ним фототранзистора. Данная оптопара используется в каналах передачи цифровой информации. Недостатком данной оптопары является низкое быстродействие, которое обусловлено, во-первых, задержкой выключения выходного сигнала из-за работы фототранзистора в режиме насыщения, во-вторых, большим временем нарастания выходного сигнала, которое определяется влиянием паразитных емкостей фототранзистора.
Цель полезной модели - увеличение быстродействия оптопары.
Указанная цель достигается за счет того, что оптопара с шунтирующим резистором и диодом Шоттки, содержащая светодиод, анод и катод которого подключены к входным цепям оптопары, оптически связанный со светодиодом фототранзистор, коллектор и эмиттер которого подключены к выходным цепям оптопары согласно полезной модели дополнительно содержит шунтирующее сопротивление, которое подключено между базой и эмиттером фототранзистора и диод Шоттки, анод которого подключен к базе фототранзистора, а катод подключен к коллектору фототранзистора.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является уменьшение задержки выключения оптопары, и, как следствие, увеличение ее быстродействия.
Конструкция оптопары с шунтирующим резистором и диодом Шоттки поясняется Фиг.1. К входным цепям 6 оптопары 1 подключен анод и катод светодиода 2. Фототранзистор 3 оптически связан со светодиодом 2 и соединен с выходными контактами 7 оптопары 1. Шунтирующее сопротивление 4 подключено к базе и эмиттеру фототранзистора 3. Диод Шоттки 5 своим анодом подключен к базе, а катодом - к коллектору фототранзистора 3.
На Фиг.2 показано включение оптопары с шунтирующим резистором и диодом Шоттки в аппаратуре, поясняющее ее работу.
На Фиг.3 показано примерная реализация фотоприемного кристалла. Контактная площадка коллектора 8 имеет контакт с n-областью коллектора, контактная площадка эмиттера 9 через контактное окно 11 имеет контакт с n-областью 10 эмиттера, шунтирующий резистор 12 выполнен в виде отвода от р-области 13 базы, которая вместе с коллекторной областью 8 образует фотодиод, алюминиевая металлизация 16 вместе с n-областью коллектора 15 образует диод Шоттки, который через контактное окно 14 соединен с базой 13.
На Фиг.4 показан Фотоприемный кристалл в разрезе.
Оптопара с шунтирующим резистором и диодом Шоттки работает следующим образом. При поступлении импульса напряжения на сопротивление R1 через светодиод 2 начинает протекать электрический ток. Излучение светодиода 2, вызванное электрическим током, падает на фоточувствительный переход коллектор-база фототранзистора 3. Фототок, генерируемый излучением в переходе коллектор-база фототранзистора 3, протекает через шунтирующее сопротивление 4, создавая падение напряжения. При увеличении падения напряжения на шунтирующем резисторе более 0.7 В отпирается переход база-эмиттер фототранзистора 3. Ток базы генерирует коллекторный ток, который, протекая через нагрузочное сопротивление R2, создает падение напряжения на коллекторном выводе, что приводит к понижению на нем потенциала, вплоть до логического «0». Диод Шоттки 5 при понижении потенциала препятствует вхождению фототранзистора 3 в насыщение, отводя избыточный базовый ток через себя, и предотвращает образование неосновных носителей в базе. Время, через которое оптопара переходит в состояние логического «0» не отличается от аналогичного времени аналога и прототипа. Рассмотрим процесс выключения оптопары с шунтирующим резистором и диодом Шоттки. При переходе импульса напряжения на сопротивлении R1 в состояние логического «0» светодиод 2 гаснет, при этом фоточувствительный переход коллектор-база фототранзистора 3 перестает генерировать ток, и фототранзистор начинает выключаться. Заряд, накопленный на барьерной емкости перехода коллектор-база начинает разряжаться через цепочку шунтирующее сопротивление 4 - нагрузочное сопротивление R2 - внутреннее сопротивление источника питания Епит, обеспечивая быстрое выключение фототранзистора 3. При отсутствии шунтирующего сопротивления 4 заряд барьерной емкости перехода коллектор-база разряжался бы через переход база-эмиттер, задерживая быстрое выключение фототранзистора. Шунтирующее сопротивление 4 так же обеспечивает ускоренный разряд емкости перехода база-эмиттер фототранзистора 3, ускоряя выключение оптопары с шунтирующим резистором и диодом Шоттки.
Изготовленные образцы оптопар с шунтирующим резистором и диодом Шоттки содержат шунтирующее сопротивление и диод Шоттки на одном кристалле с фототранзистором, как показано на Фиг.3. Кристалл изготовлен по микроэлектронной технологии на пластинах монокристаллического кремния. Шунтирующий резистор выполнен в р-области базы и имеет сопротивление, которое находится в диапазоне 20-30 килоом. Диод Шоттки выполнен на основе перехода металл-полупроводник, где металлом служит слой напыленного чистого алюминия, а в качестве полупроводника - коллекторная область фототранзистора.
Оптопара с шунтирующим резистором и диодом Шоттки, характеризующаяся тем, что она состоит из входных цепей, с которыми соединены анод и катод светодиода, который оптически связан с фототранзистором, база которого соединена с одним выводом шунтирующего сопротивления, а коллектор которого соединен с другим выводом вышеупомянутого шунтирующего сопротивления, к базе вышеупомянутого фототранзистора подключен анод диода Шоттки, а к коллектору вышеупомянутого фототранзистора подключен катод вышеупомянутого диода Шоттки, коллектор и эмиттер вышеупомянутого фототранзистора соединены с выходными цепями оптопары с шунтирующим резистором и диодом Шоттки.
