DE3307263A1 - Anordnung zur uebertragung elektrischer signale - Google Patents

Anordnung zur uebertragung elektrischer signale

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DE3307263A1
DE3307263A1 DE19833307263 DE3307263A DE3307263A1 DE 3307263 A1 DE3307263 A1 DE 3307263A1 DE 19833307263 DE19833307263 DE 19833307263 DE 3307263 A DE3307263 A DE 3307263A DE 3307263 A1 DE3307263 A1 DE 3307263A1
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receiver
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DE19833307263
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English (en)
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Jörg Dipl.-Phys. Dr. 7101 Flein Angerstein
Stefanos Dipl.-Ing. 7100 Heilbronn Dermitzakis
Klaus Dipl.-Phys. Dr. 7101 Untergruppenbach Gillessen
Peter Dipl.-Ing. Dr. Mischel
Werner Dipl.-Phys. Dr. 7102 Weinsberg Schairer
Elmar-Ernst Dipl.-Phys. Dr. 7101 Oedheim Wagner
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Telefunken Electronic GmbH
Original Assignee
Telefunken Electronic GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
    • H10F55/20—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers
    • H10F55/25—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers wherein the radiation-sensitive devices and the electric light source are all semiconductor devices
    • H10F55/255—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers wherein the radiation-sensitive devices and the electric light source are all semiconductor devices formed in, or on, a common substrate

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  • Optical Communication System (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

TELEFUNKEN electronic GmbH
Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70
Heilbronn, den 17.02. 1983 La/goe' - HN 83/5
Anordnung zur Übertragung elektrischer Signale
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur übertragung elektrischer Signale mit optischer Kopplung zwischen Sender und Empfänger, bei der als Senderelement eine
Leuchtdiode vorgesehen ist.
15
Optokoppler werden beispielsweise zur Übertragung elektrischer Signale bei galvanischer Trennung von Eingangsund Ausgangskreis eingesetzt. Sie bestehen aus einem Senderelement (z.B. Glühlampe, lichtemittierende Diode oder Infrarotemitter) und einem Empfängerelement (z.B. Photowiderstand, Photodiode, Phototransistor), die in einem gemeinsamen Gehäuse so untergebracht sind, daß die optische Kopplung möglichst gut ist. Die für die Anwendung wichtigsten Eigenschaften von Optokopplern sind der Koppelfaktor k, das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsstrom und die Schaltzeit f, welche die maximale Arbeitsfrequenz bestimmt. Der Koppelfaktor wird durch den Wirkungsgrad der Senderelemente, die Empfindlichkeit des Empfängerelementes und den optischen Aufbau beeinflußt, während die Schaltzeit insbesondere durch das Element mit der größeren Schaltzeit gegeben ist. Als Senderelemente finden heute im wesentlichen die folgenden Halbleiterbauelemente Anwendung:
.3·
Typ Material Wellen- Wirkungs- Schalt
länge grad zeit
1. Infrarotemitter GaAs:Si 950 nm 10 % 500 ns 2. Infrarotemitter GaAs:Zn 910 " 1 % 500 "
3. Infrarotemitter GaAlAs:Si 870 " 12 % 400 "
4. Rotemitter GaAsP 660 " 0,4 % 80 " 10
Als Empfängerelemente werden hauptsächlich Silizium-Phototransistoren und neuerdings auch integrierte Emfpängeranordnungen eingesetzt, die ebenfalls aus Silizium bestehen. Für diese Empfängerelemente und speziell für integrierte Empfänger ist eine kurze Wellenlänge günstig, da die Empfindlichkeit der Siliziumempfänger meist bei 650 - 750 nm maximal ist und bei höheren Wellenlängen stark abfällt. Mit den bekannten Senderelementen können aus den genannten Gründen nicht gleichzeitig hohe Koppelfaktoren und niedrige Schaltzeiten erreicht werden. So erhält man z. B. mit einem Senderelement vom Typ 1 bei einem bestimmten Empfängerelement und einem bestimmten Aufbau einen Koppelfaktor k = 1 und eine Schaltzeitt = 500 ns, während mit einem Senderelement von Typ 2 bei sonst gleichen Bedingungen ein Koppelfaktor k = 0,2 und eine Schaltzeitt= 100 ns erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur übertragung elektrischer Signale mit optischer Kopplung zwischen Sender und Empfänger anzugeben, die . gleichzeitig einen hohen Koppelfaktor und eine niedrige Schaltzeit aufweist. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Leuchtdiode eine Aluminiumarsenid-Diode ist. Die vorgesehene optische Kopplung kann
beispielsweise mittels eines Mediums wie Luft oder mittels eines körperhaften Mediums wie z. B. Kunststoffkörper oder Glasfaser erfolgen.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt einen Optokoppler, der gemäß der Erfindung als Senderelement eine rot emittierende Leuchtdiode 1 aus GaAlAs aufweist. Als Empfängerelement 2 ist eine integrierte Schaltungsanordnung vorgesehen, die eine Photodiode und einen Schmitt-Trigger aufweist. Die optische Kopplung erfolgt im Ausführungsbeispiel der Figur 1 durch das Medium Luft. Sowohl das Senderelement als auch das Empfängerelement befinden sich in einem Gehäuse.
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Senderelement 1 und das Empfängerelement 2 in einem gemeinsamen Gehäuse 3 untergebracht sind.
Ein Optokoppler nach der Erfindung kann beispielsweise mit einem Eingangsstrom von 5 mA und einer Betriebsfrequenz von 1,2 MHz betrieben werden. Die Betriebs- fequenz ist durch die Schaltzeit des Schmitt-Triggers bestimmt. Im Gegensatz dazu beträgt die Betriebsfrequenz bei einem bekannten Senderelement aus GaAs:Si nur 0,4 MHz bei einem Eingangsstrom von 2 mA, während die entsprechenden Daten bei einem bekannten Senderelement aus GaAsrZn 1 MHz und 15 mA sind.
Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Kopplung zwischen Senderelement und Empängerelement 2 durch eine Glasfaser 4 hergestellt wird.

Claims (3)

TELEFUNKEN electronic GmbH Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70 Heilbronn, den 17.02.1983 La/goe - HN 83/5 Patentansprüche
1)JAnordnung zur übertragung elektrischer Signale mit optischer Kopplung zwischen Sender und Empfänger, bei der als Senderelement eine Leuchtdiode vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode eine Galliumaluminiumarsenid-Diode ist.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wellenlänge der vom Senderelement emittierten im Bereich 600 bis 750 nm liegt.
3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Senderelement vorgesehene Leuchtdiode zwei Epitaxieschichten unterschiedlichen Leitungstyps und mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt aufweist.
DE19833307263 1983-03-02 1983-03-02 Anordnung zur uebertragung elektrischer signale Ceased DE3307263A1 (de)

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EP84101671A EP0118067A3 (de) 1983-03-02 1984-02-17 Anordnung zur Übertragung elektrischer Signale

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EP0118067A2 (de) 1984-09-12
EP0118067A3 (de) 1985-05-29

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