[发明专利]光耦合器及其制作方法

说明书

本发明公开一种光耦合器，包括由发光二极管和光敏三极管构成的光检测电路，还包括：输出控制电路，配置成根据光检测电路的检测结果控制光耦合器的输出，其中，输出控制电路包括具有第一NPN晶体管的开通支路和具有第二NPN晶体管的关断支路，当光检测电路未输出检测电流时，光耦合器的输出通过开通支路置为低电平；当光检测电路输出检测电流时，光耦合器的输出通过关断支路置为高电平。本发明还公开一种光耦合器的制作方法。

技术领域

本发明涉及光电器件领域。更具体地，涉及一种光耦合器及其制作方法。

背景技术

光耦合器亦称光电耦合器，它是以光为媒介来传输电信号的器件。光耦合器应用在电信号传输过程中需要进行隔离的领域，这种隔离技术由于其击穿电压高，抗干扰能力强以及可靠性高一直以来在信号隔离传输方面广泛采用。

光耦合器就其传输信号的速度来说，可分为普通光耦合器与高速光耦合器，普通光耦合器在信号频率小于100KHZ在范围内使用性能最佳，频率大于1MHZ的电路一般使用高速耦合器。

普通光耦合器一般由发光二极管与光电三极管构成，图1是普通光耦合器的应用电路等效电路图，光敏三极管直接与负载连接。由于这种普通光耦合器自身存在分布电容，光敏三极管内部存在电容Cbe和Cce，负载电阻的阻值对于光耦有着较大的影响。如果负载电阻太小，输出电压摆幅受到限制；如果负载电阻太大，由于电容的存在，使得光电耦合器的频率特性越差，传播延时也越长。当光敏三极管由截止状态进入饱和状态时，光电流经过放大，处于饱和状态的光敏三极管中的电流比较大。光信号消失后，从饱和状态逐渐进入截止状态，由于饱和状态存储的少数载流子比较多，存储电荷的抽取较慢，造成从饱和态转变为截止态需要较长时间，随着频率的提高，如果信号脉宽时间小于晶体管中存储电荷的抽取时间时，输出信号失真。

目前普通高速光耦器件由发光二极管与光接收芯片构成，图2所示为该高速光耦的应用电路等效原理图，现有技术的光电接收芯片通常包括光电二极管与晶体三极管，光电二极管的输出端由光敏二极管与晶体管基极相连构成，产生的光电流由晶体管放大后驱动负载。在这种连接结构中，利用光电二极管与晶体管的开关速度比光电晶体管开关速度快两个数量级的器件特性，使得使用该结构的光耦可以传输1MHz的输入信号。

但是这种高速光耦的普遍实现方式是将光电二极管与输出晶体管集成到同一衬底材料上，一般来说这种制作工艺的成本远远高于光电三极管制造成本，由于制造成本限制,在该结构中光电二极管的面积不宜太大，导致光电二极管的输出电流能力较弱，受该因素的影响，同等负载条件下，这种高速光耦输入端的输入电流要比普通光耦的要大，这会造成该光耦与普通光耦相比器件的输入功耗增大。

因此，需要提供一种能够保证高传输信号下的输出信号不失真的同时具有低输入功耗和成本优势的光耦合器及其制作方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种光耦合器，包括由发光二极管和光敏三极管构成的光检测电路，还包括：输出控制电路，配置成根据光检测电路的检测结果控制光耦合器的输出，其中，输出控制电路包括具有第一NPN晶体管的开通支路和具有第二NPN晶体管的关断支路，当光检测电路未输出检测电流时，光耦合器的输出通过开通支路置为低电平；当光检测电路输出检测电流时，光耦合器的输出通过关断支路置为高电平。

优选地，输出控制电路包括第一端、第二端、第三端和第四端，第一端与光检测电路连接以接收检测电流，第二端为偏置电位连接端用以为开通支路和关断支路提供偏置，第三端为光耦合器的输出端，第四端为开通支路和关断支路的接地端。

优选地，开通支路还包括第一电阻和第二电阻，关断支路还包括第三电阻和第四电阻，其中

第一NPN晶体管的基极与第二NPN晶体管的基极连接，二者的公共端与第一电阻的第一端连接；第二NPN晶体管的集电极与第三电阻的第一端连接，二者的公共端作为输出控制电路的第三端；