光电耦合器的电气隔离原理！-先进光半导体

光电耦合元件是以光（含可见光、红外线等）作為媒介来传输电信号的一组装置[1]，其功能是平时让输入电路及输出电路之间隔离，在需要时可以使电信号通过隔离层的传送方式。光电耦合元件（英语：optical coupler，或英语：photo coupler），亦称光耦合器、光隔离器以及光电隔离器，简称光耦。

光电耦合元件可以在二个不共地的电路之间传递信号，二电路之间即使有高压也不会影响[2]。商用的光电耦合元件其输入对输出的耐压可以到10 kV[3]，而电压变化率可以快到10 kV/μs[4]。

光电耦合元件可分為模拟与数字两种，都是由光发射器和光侦测器组成。光发射器和光侦测器通常会整合到同一个封装，但它们之间除了光束之外不会有任何电气或实体连接。

常见的光电耦合元件是将发光二极体（LED）及光电晶体（LED）放在一个不透明的封装中。其他的组合有LED-光电二极管、LED-LASCR及灯泡-光敏电阻。光电耦合元件一般会传递数字信号，但配合一些技术，也可以用光电耦合元件传送模拟信号。

光电耦合元件广泛用於电气隔离、电平转换、驱动电路及工业通讯中，但因為寄生输入输出电容问题，其共模瞬变抑制（Common-Mode Transient Immunity）能力较弱[5]，此外，其速度受限、光电耦合元件的功耗较高，以及元件容易老化都是其问题[6]。

光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。

输入的电信号驱动光发射源，使之发光，被光探测器接收而產生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由於光耦合器输入输出间互相隔离，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由於光耦合器的输入端属於电流型工作的低阻元件，具有很强的共模抑制能力[9]。所以，它在长线传输资讯中作為终端隔离元件可以大大提高信噪比。在电脑数位通信及即时控制中作為信号隔离的介面器件，可以大大增加其工作之可靠性。

光耦合器的光发射源一般会是红外线的发光二极体，将电能转换為特定波长的光，在发射源及接收器之间会有封闭式的光通道（也称為电介质通道[10]），接收器是光感测器，感测特定波长的光，可能直接转换成电能量，也可能由此信号调变外部电源提供的电流。接收器可以是光敏电阻、光电二极管、光电晶体、可控硅整流器（SCR）或TRIAC。发光二极体除了发射光之外，也可以作為光感测元件，因此可以用发光二极体作光感测元件，即為对称性双向光耦合器。光耦合的固态继电器其中由有光电二极管的光耦合器来驱动功率开关，一般是一对互补的MOSFET。开槽光学开关包括光发射源及接收器，但其光通道有开口，若其他物体挡住开口，使光无法通过，则接收器產生的信号也会随之变化。

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