一、定義與現(xiàn)狀

光電子器件是光電子技術的關鍵和核心部件，是利用電-光子轉換效應制成的各種功能器件。光電子技術是涉及光波范圍內的電磁輻射產生、接收、傳輸、處理與顯示的技術，是現(xiàn)代光電技術與微電子技術的前沿研究領域，是現(xiàn)代信息技術的重要組成部分。采用光電子技術的武器裝備具有看得更清、反應更快、打得更準和生存能力更強的優(yōu)勢。

據(jù)研究機構IC Insights發(fā)布的2018年OSD報告，光電子器件（Optoelectronics）、傳感器（Sensors）、分立器件（Discretes）（Optoelectronics,Sensors及Discretes，合稱“OSD”）作為半導體產業(yè)的三個細分市場，在2017年全球共計實現(xiàn)753億美元銷售額，同比增長11%，在過去20年里是平均年度增長率的1.5倍以上。

2017年，光電子器件銷售從2016年罕見的4%下降率，恢復成9%的增長率，其銷售額達369億美元。OSD報告預測，2018年，光電子器件增長8%，如下圖所示。

圖1 O-S-D市場增長情況

2017年到2022年，預計光電子器件銷售量以7.3%的年復合增長率（CAGR）增長到524億美元。未來五年，受通信升級、圖像識別、智能控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設備等強勁的需求拉動，2022年OSD總銷售額將持續(xù)增長，功率分立器件（晶體管及其它設備）伴隨手機及電池的增長，也將穩(wěn)步提升。

但不容忽視的是，我國光電子產業(yè)的核心基礎能力依然薄弱，與發(fā)達國家相比，總體呈現(xiàn)出“應用強、技術弱、市場厚、利潤薄”的結構，整個產業(yè)鏈發(fā)展不均衡。這已逐漸成為制約我國光電子產業(yè)發(fā)展的瓶頸，因此高效選用現(xiàn)有的光電子器件對提高裝備性能的必要性和緊迫性是不言而喻的。

二、典型應用電路

光電子技術是電子信息技術的一個分支，也是半導體技術、微電子技術、材料技術、光學、通信、計算機等多學科交叉產生的新技術。從產業(yè)鏈角度看，包括光輻射（激光器）、光探測、光傳輸、光處理、光顯示、光存儲、光集成以及光轉換（光伏）等多個領域。其中，光電耦合器作為光處理領域的典型代表產品，在型號裝備上起著不可或缺的作用。

光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接收器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內的器件。當輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接收器件接收光信號并轉換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準數(shù)字電平輸出，這樣就實現(xiàn)了“電－光－電”的轉換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。

圖2 常見光電耦合器

三、光電耦合器的分類

由于光電耦合器的品種和類型非常多，通常可以按以下方法進行分類：

1.按輸出形式分，可分為：

（1）晶體管輸出型，其中包括交流輸入型、直流輸入型、互補輸出型等。

（2）達林頓管輸出型，其中包括交流輸入型、直流輸入型、兩端輸出型和三端輸出型，如圖3所示。

圖3 晶體管/達林頓管輸出型光電耦合器典型應用電路

說明：電路連接方式為集電極反相輸出。

輸入設計：IF=,一般IF=0～50mA

輸出設計：IO=,VO為輸出電壓

（3）光敏器件輸出型，其中包括光敏二極管輸出型、光電池輸出型、光可控硅輸出型等。

（4）邏輯門電路輸出型，其中包括集電極開路（OPEN COLLECTOR）輸出型。圖騰柱（TOTEM POLE）輸出型，三態(tài)門電路輸出型等，如圖4。

圖4 多通道產品的TTL/LSTTL到CMOS的接口電路

I F =,一般IFL=0～250μA，IFH=8～20mA

其中，VIN為輸入端TTL電平電壓，VF為光耦發(fā)光二極管的電壓。

（5）低導通輸出型，輸出低電平為毫伏數(shù)量級。

（6）光開關輸出型，導通電阻小于10Ω。

（7）功率輸出型，IGBT/MOSFET等輸出。

2.按光路徑分，可分為外光路光電耦合器（又稱光電斷續(xù)檢測器）和內光路光電耦合器。外光路光電耦合器又分為透過型和反射型光電耦合器。

3.按封裝形式分，可分為同軸型，雙列直插型，TO封裝型，扁平封裝型，貼片封裝型，以及光纖傳輸型等。

4.按傳輸信號分，可分為數(shù)字型光電耦合器：集電極開路輸出型，圖騰柱輸出型及三態(tài)門電路輸出型等；線性光電耦合器：低漂移型，高線性型，寬帶型，單電源型，雙電源型等。

5.按速度分，可分為低速光電耦合器（光敏三極管、光電池等輸出型）和高速光電耦合器（光敏二極管帶信號處理電路或者光敏集成電路輸出型）。

6.按通道分，可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合器。

7.按隔離特性分，可分為普通隔離光電耦合器（一般光學膠灌封低于5000V，空封低于2000V）和高壓隔離光電耦合器（可分為10kV,20kV,30kV等）。

8.按工作電壓分，可分為低電源電壓型光電耦合器（一般5～15V）和高電源電壓型光電耦合器（一般大于30V）。