光电耦合的原理是将光信号转换为电信号的一种技术,也可以将电信号转换为光信号。在实际应用中,光电耦合器件通常由光源、光接收器件、封装及控制电路等部分组成。光源一般选择LED或半导体激光器,光接收器件选用光电二极管、光电三极管、PIN光电二极管等等。
光电耦合器件通常可以分为隔离型光电耦合器和非隔离型光电耦合器。隔离型光电耦合器将输入端和输出端隔离,此类器件总体而言速度较慢,但是具有高的隔离性,安全性能较好。非隔离型光电耦合器输出端和输入端不隔离,速度快,但是隔离性较差。
典型的光电耦合原理图如下:对于LED光源来说,当电流从阳极流入,流经LED的PN结时,电子与空穴再复合时释放出能量,发射光子,进而产生光信号。当光信号经过光波导传播到光电二极管时,光信号贯穿PN结,电子被激发到导带中并产生光电子,产生电信号,效率因子与发射器和接收器的电光转换效率大小相当。
光电耦合器件在工业、通信和计算机等领域中有广泛的应用,例如:在汽车和机器人的控制系统中,光电耦合器件可以将一些信号进行隔离,防止高电压与低电压信号产生干扰;在锂电池充电管理、印刷电路板等领域也可以使用光电耦合器件将电信号转换为光信号,进而实现隔离控制。