光電隔離器（opto-coupler）亦稱光隔離器，簡稱光耦，是一種能有效地隔離噪音和抑制干擾的新型半導(dǎo)體器件。光耦合器于1966年問世，發(fā)展于70年代，它以光為媒介傳輸電信號，對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，是目前種類最多、用途最廣的光電器件之一。光電耦合器的優(yōu)點是體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強(qiáng)、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。

一、光耦特點

光電耦合器按光接收器件可分為有硅光敏器件（光敏二極管、雪崩型光敏二極管、PIN光敏二極管、光敏三極管等）、光敏可控硅和光敏集成電路。把不同的發(fā)光器件和各種光接收器組合起來，就可構(gòu)成幾百個品種系列的光電耦合器，因而，該器件已成為一類獨特的半導(dǎo)體器件。其中光敏二極管加放大器類的光電耦合器隨著近年來信息處理的數(shù)字化、高速化以及儀器的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，其需求量不斷增加。

1、工作原理

光耦合器一般由三部分組成：光發(fā)射、光接收及信號放大。其中，用于傳遞模擬信號的光耦合器的發(fā)光器件為二極管，光接收器為光敏三極管。

輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，便形成一個光源。該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小與光照的強(qiáng)弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容�。�2pf左右）、耐壓高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻�。s10Ω），對高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。因此，由光耦合器構(gòu)成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。
 
又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力，所以在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機(jī)數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機(jī)工作的可靠性。

2、結(jié)構(gòu)特點

光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個密閉的管殼內(nèi)，然后利用發(fā)光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當(dāng)在輸入端加電信號時，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實現(xiàn)了以“光”為媒介的電信號傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構(gòu)成了一種中間通過光傳輸信號的新型半導(dǎo)體電子器件。

光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接三種。從結(jié)構(gòu)上看，光電耦合的主要特點如下：
（1）輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于1010Ω，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達(dá)到10kV以上。
（2）由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐�，所以信號從光源單向傳輸�(shù)焦饨邮掌鲿r不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號也不會影響輸入端。
（3）由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。
（4）容易和邏輯電路配合。
（5）響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。
（6）無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。

二、行業(yè)現(xiàn)狀

光電耦合器在多種電子設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛。隨著數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及光隔離器和固體繼電器等自動控制部件在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，特別是微處理器在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用推廣（有時一臺微機(jī)上的用量可達(dá)十幾個甚至上百個）和產(chǎn)品性能的逐步提高，光電耦合器將向高速化、高性能，小體積，輕重量和高速度方向發(fā)展，應(yīng)用市場將日益擴(kuò)大。

目前，日本光電耦合器的市場雖不太大，但卻以40%的年增長率增大，其主要原因是每一個程序控制器里都要用到20～30個甚至更多的光電耦合器。美國、日本兩國生產(chǎn)的光電耦合器以紅外發(fā)光二極管和光敏器件管組成的器件為主，該類器件大約占整個美、日兩國生產(chǎn)的全部光電耦合器的60%左右。因為這種類型的器件不僅電流傳輸效率高（一般為7～30%），而且響應(yīng)速度比較快（2～5μs），因而能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用場合要求。

1、Avago提供的光耦

作為業(yè)界領(lǐng)先者，Avago提供的光電耦合器在設(shè)計和制造方面都滿足了工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)格要求，其光電耦合器符合世界范圍的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，包括國際電工委員會(IEC)、美國安全檢測實驗室公司(UL)、加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(CSA)和歐盟(EN)的認(rèn)證。

Avago的一些重點產(chǎn)品包括具有光電晶體管輸出、數(shù)字和模擬輸出、高速和高增益性能的光電耦合器。例如，塑料多通道雙向數(shù)字光電耦合器，以及高速CMOS邏輯門、20MBd邏輯門、10MBd邏輯門、8MBd邏輯門、5MBd邏輯門、1MBd晶體管輸出光電耦合器、100KBd達(dá)靈頓晶體管輸出光電耦合器等塑料數(shù)字光電耦合器。Avago的塑料車用光電耦合器產(chǎn)品有車用10MBd邏輯門光電耦合器、車用1MBd邏輯門光電耦合器、塑料3.3V數(shù)字光電耦合器、塑料數(shù)字隔離器、固態(tài)繼電器(MOSFET)、塑料電力線通信接口、塑料微型隔離放大器、塑料集成型門驅(qū)動光電耦合器、塑料智能功率模塊接口光電耦合、塑料隔離線路接收器、塑料隔離20mA電流環(huán)路發(fā)射器-接收器、塑料AC-DC到邏輯接口光電耦合器、塑料高線性度模擬光電耦合器、塑料寬帶模擬/視頻光電耦合器、塑料通用光敏晶體管光電耦合器等。其中，HCPL-0738是一種新的15MBd CMOS光電耦合器，采用SOIC-8封裝。

2、重慶光電技術(shù)研究所的雙路高速高增益光電耦合器

近幾年來，中國有關(guān)單位投入大量人力物力也研究和開發(fā)了各種光電耦合器件。例如，重慶光電技術(shù)研究所研制的由高速響應(yīng)發(fā)光器件和邏輯輸出型光接收放大器組成的厚膜集成雙路高速高增益光電耦合器。

這種光電耦合器的輸入端由兩只GaAIAs側(cè)面發(fā)光管組成，其輸出端由兩只Si-PIN光電探測器以及兩個高速高增益線性放大電路組成。除此之外，重慶光電技術(shù)研究所還研制出了高速高壓光電耦合器、GG2150I型射頻信號光電耦合器、GG2060I型高壓脈沖測量光電耦合器、GH1204U型高壓光傳輸光電耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光電耦合器等。

3、橫河電機(jī)公司

日本橫河電機(jī)公司用GaAsP紅外發(fā)光二極管作輸入端，PIN光電二極管作接收端制成的三種高速光電耦合器的絕緣電壓都在3000V以上，其中5082-43610型超高速數(shù)字光電耦合器和5082-4361型高共模抑制型光電耦合器的響應(yīng)速度均可達(dá)到10Mb/s，它們的電流傳輸效率高達(dá)60%以上。

4、NEC公司

在日本電氣公司（NEC）生產(chǎn)的高速光電耦合器中，PS2101型光電耦合器是一種通用的四腳扁平組件，它采用砷鋁鎵紅外發(fā)光二極管和硅光電晶體管組合而成，并將其封裝4×4.4×2立方毫米的體積之內(nèi)，其響應(yīng)速度為10μs。而PS2041和PS2042型光電耦合器則是將砷鋁鎵發(fā)光二極管和光電晶體管集成在同一襯底上的6腳封裝組件，它們的大小為7.08×7.6×3.5mm3，響應(yīng)時間為0.3μs。

三、光耦的應(yīng)用
 
光電耦合器的主要用途是提供電氣隔離和信號隔離，適于從供電和電機(jī)控制電路到數(shù)據(jù)通信和數(shù)字邏輯接口電路的一系列隔離應(yīng)用，如電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。

在高電壓、磁場和噪音隨處可見的工業(yè)環(huán)境中，可靠性對于避免停機(jī)和確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性非常重要。在這種環(huán)境中，電路設(shè)計人員使用光電耦合器來隔離高電壓及不需要的信號。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，能夠達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。