Trong Anh ngữ bộ ghép quang còn đ−ợc gọi là Photo coupledisolators, Photo- coulers, Photo- coupled pairs và Optically Coupled Pairs. Từ thông th−ờng nhất cho linh kiện này là Opto- Couplers.
Bộ ghép quang dùng để cách điện giữa những mạch điện có sự khác biệt về điện thế khá lớn. Ngoài ra nó còn đ−ợc dùng để tránh các vòng đất (ground circuit, circuit terrestre) gây nhiễu trong mạch điện.
1.8.2 Cơ chế hoạt động
Thông th−ờng bộ ghép quang gồm 1 điôt loại GaAs phát ra tia hồng ngoại và một phototranzito với vật liệu Si. Với dòng điện thuận, điôt phát ra bức xạ hồng ngoại với chiều dài sóng khoảng 900nm. Năng l−ợng bức xạ này đ−ợc chiếu lên trên mặt của phototranzito hay chiếu gián tiếp qua một môi tr−ờng dẫn quang Hình 1.38
Hình 1.34: Bộ ghép quang
Đầu tiên tín hiệu đ−ợc phần phát (LED hồng ngoại) trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng. Sau đó tín hiệu ánh sáng đ−ợc phần nhận (Phototriac) biến lại thành tín hiệu điện.
Hình 1.35: Phototriac
1.8.3 Tính chất cách điện
Nh− đã nói, bộ ghép quang th−ờng đ−ợc dùng để cách điện giữa hai mạch điện giữa hai mạch điện có điện thế khác biệt khá lớn. Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay với tín hiệu điện có tần số khá cao. Đặc biệt với thể tích nhỏ bé, bộ ghép quang tỏ ra −u việt hơn so với biến thế.
+ Điện trở cách điện
Đó là điện trở với dòng điện một chiều giữa ngả vào và ngả ra của bộ ghép quang có trị số bé nhất là 1011 Ω, nh− thế đủ đáp ứng yêu cầu thông th−ờng. Nh− thế chúng ta cần chú ý, với dòng điện rò trong khoảng nA có thể ảnh h−ởng đến hoạt động của mạch điện, ví dụ khi dòng điện rò chạy vào cực gốc của phototranzito còn để trống. Gặp tr−ờng hợp này ta có thể tạo những khe trống giữa ngả ra và ngả vào. Nói chung với bộ ghép quang ta cần có mạch in loại tốt.
+ Điện dung cách điện
Cấu trúc của bộ ghép quang gồm có phototranzito, LED, phần cơ có thể tạo một điện dung từ 0,3 ữ 2pF. Điện dung này đ−ợc đo khi chân ở ngả vào cũng nh− chân ở ngả ra đ−ợc nối tắt. Với sự thay đổi cao áp khá nhanh (500V/μs) giữa ngả ra và ngả vào, điện dung kí sinh có thể truyền đi sự thay đổi và xung điện ở ngả ra có những gai nhọn. Trong tr−ờng hợp này nên sử dụng bộ ghép quang không có chân nối với cực gốc, và giữa cực thu với cực phát nên nối một tụ điện để làm giảm gai nhiễu ở xung ra. Để không tạo thêm điện dung kí sinh, với bộ ghép quang ta không nên dùng chân đế để cắm IC.
+ Điện thế cách ly
Điện thế cách ly là điện thế cao nhất mà bộ ghép quang có thể chịu đựng nổi. Điện thế cách ly còn tuỳ thuộc vào cấu trúc của bộ ghép quang, không khí....
D−ới một điện thế khá cao giữa LED và phototranzito có khoảng cách khá gần, ta có một điện tr−ờng khá lớn. Nừu bộ ghép quang làm việc với điều kiện nh− thế liên tục vài ngày, các thông số của bộ ghép quang (đặc biệt với tranzito) bị thay đổi.
Hiệu ứng tr−ờng càng rõ ràng hơn với nhiệt độ cao (1000C) và một điện thế một chiều khá cao (1KV). Các thông số nh− độ khuếch đại, điện áp và dòng điện ng−ợc có thể thay đổi. Với một điện tr−ờng khá lớn ta có một hiệu ứng giống nh− với tranzito MOS: có sự đảo điện ở bề mặt.
So với tranzito, các thông số của LED rất ổn định d−ới tác dụng của điện tr−ờng.
Ng−ời ta có thể bảo vệ lớp chuyển tiếp pn của tranzito Silicon bằng một màng ion trong suốt để chống lại ảnh h−ởng của điện tr−ờng (Transparent Ion Shield- Trios). Ví dụ với bộ ghép quang SFH6106.
1.8.5 Sự lão hoá
Với thời gian, công suất phát sáng của LED bị giảm đi, do đó ta có hệ số truyền đạt của một bộ ghép quang bé đi. Ng−ời ta tránh sự lão hoá của một bộ ghép quang bằng ph−ơng pháp “Burn- in”. Sau khi sản xuất các bộ ghép quang đ−ợc cho làm việc với dòng điện và với nhiệt độ xung quanh khá lớn trong một thời gian (24h). Do đó bộ ghép quang bị lão hoá tr−ớc và nó không bị lão hoá nhanh nh− các bộ ghép quang ch−a qua “Burn- in”.
Để cho bộ ghép quang làm việc lâu dài không bị lão hoá quá nhanh, nhiệt độ xung quanh và dòng điện làm việc phải giữ càng thấp càng tốt.
1.8.6 Hệ số truyền đạt
Thông số quan trọng nhất của bộ ghép quang là hệ số truyền đạt dòng điện. Hệ số truyền đạt là hệ số tính theo phần trăm cho biết dòng điện ra (của một phototranzito) lớn hơn so với dòng điện vào của LED hồng ngoại trong một bộ ghép quang.