光电耦合器二次塑封工艺的实验结果分析与理论研究

针对二次塑封工艺对光电耦合器性能影响的研究尚不完善的问题,对MSL1级环境下的二次塑封的光耦封装效果进行实验和有限元仿真研究。利用超声扫描显微镜等实验设备,对回流焊、内点胶、环氧塑封料和等离子清洗四种工艺下光电耦合器塑封器件的分层情况进行分析,测试电流传输比,并对环氧塑封料应力参数对分层的影响进行研究,从而优化二次塑封封装工艺条件。研究结果表明回流焊峰值温度设置在Tp=245℃到Tp=250℃可以改善分层问题,芯片胶高在0.4 mm以上及0.3 mm以下会造成光耦严重的分层,采用热应力参数相匹配的塑封料和在二次塑封前增加等离子清洗工艺,清洗功率设置为300 W,清洗时间为15 s,是改善光耦封装分层的有效措施。

光电耦合器电流传输比的噪声表征

光电耦合器中可俘获载流子的陷阱密度是影响其电流传输比(CTR)的重要因素,并与器件可靠性有密切关系.在器件内部的多种噪声中,1/f噪声可有效地表征器件陷阱密度.本文在研究光电耦合器工作原理以及1/f噪声理论的基础上,建立了光电耦合器的CTR表征模型和1/f噪声模型.在输入电流宽范围变化的条件下,测量了器件的电学噪声和CTR变化,实验结果验证了以上模型的正确性.将CTR模型与噪声模型相结合,得到了CTR与1/f噪声之间的关系.此关系应用于对光电耦合器辐照实验结果的分析,实验结果与理论得到的结论一致.理论与实验结果表明,噪声幅值越大,电流指数越接近于2,则器件的可靠性越差,相同工作条件下CTR的老化衰减量越大,其失效率显著增大.从而证明噪声可表征光电耦合器的CTR并能准确地反映器件的可靠性.

高压隔离高线性度光电耦合器

研制了一种高压隔离高线性度光电耦合器。采用混合集成技术,在6DIP陶瓷管座内成功制作出了高压隔离线性光电耦合器。叙述了该器件的工作原理、工作特性及设计考虑,并在在此基础上进行了实验,实验结果表明此器件具有结构简单、精度高、线性度好的优点。

光电耦合器的反应堆中子辐射效应

选择3种典型光电耦合器开展了反应堆中子辐照实验,中子注量为3×1011~5×1012cm-2时,位移效应导致电流传输比下降,饱和压降提高。发光器件相同,探测器为Si PIN光电二极管的光电耦合器比探测器为Si NPN光敏晶体管的光电耦合器的初始电流传输比要小,但其抗位移损伤能力更强。探测器均为Si NPN光敏晶体管,发光器件为异质结LED要比硅两性掺杂LED的光电耦合器的电流传输比抗位移损伤能力提高2个量级;以光敏晶体管为探测器的光电耦合器,在较大的正向电流和输出负载电阻条件下工作可提高抗辐射水平。此外,光电耦合器的位移损伤存在加电退火效应。

光电耦合器的实用技巧

从光电耦合器的基本结构和性能特点出发 ,针对采用光电耦合器进行抗干扰设计中遇到的非线性、响应速度及功率接口三个方面的问题 ,提出了相应的电路设计方案 。

光电耦合器的结构设计及封装特点

对光电耦合器的结构设计进行了研究,分析了光耦器件的两种不同光传输结构,讨论了各自对应的支架结构和封装形式。同时研究了电流传输比(CTR)和绝缘电压(BV)随绝缘距离的影响关系,以及BV与封装尺寸的影响关系。

光电耦合器的单粒子瞬态脉冲效应研究

利用脉冲激光模拟单粒子效应实验装置研究光电耦合器HCPL-5231和HP6N134的单粒子瞬态脉冲(SET)效应。实验获得了相关器件的单粒子瞬态脉冲波形参数与等效LET的关系,并甄别出器件SET效应的敏感位置,初步分析了SET效应产生的机理。利用脉冲激光测试了光电耦合器的SET宽度与等效LET的关系,并尝试测试了两种光电耦合器的SET效应的截面,其中,HCPL-5231的实验结果与其他文献利用重离子加速器得到的数据符合较好,验证了脉冲激光测试器件单粒子效应的有效性。

数字光电耦合器隔离性能及动态特性测试仪

针对光电耦合器应用过程中对其隔离性能及动态特性的测试需求,使用ADuc841微控制器设计了一种数字光电耦合器快速测试仪。介绍了基于DC-DC变换器输出高电压测试光电耦合器的隔离性能和使用变频、变宽的脉冲串测试其动态特性的基本原理,给出了测试仪的硬件组成和软件实现方法。该测试仪已用于I/O卡的生产过程,表明该测试仪能够快速测试光耦的隔离电压及其动态特性。

光电耦合器辐照损伤的噪声检测

分析了光电耦合器辐照噪声特性,提出了光电耦合器辐照噪声的检测方法,搭建了光电耦合器噪声测试电路。实验结果表明,噪声参量比电参量更能灵敏真实地反映光电耦合器的辐照损伤程度。

一种四通道贴片式高速光电耦合器

研制了一种新型的四通道贴片式高速光电耦合器。介绍了该光电耦合器的结构、工作原理、参数设计、特点和参数曲线,并简述了其制作工艺。设计中采用独立腔体分隔技术,将四条光路完全从物理上分离,彻底杜绝多路光信号间相互干扰。该光电耦合器采用SOIC-16金属陶瓷管壳气密性封装,具有工作速度快、功耗低和体积小的特点。

辐照条件下光电耦合器的电流传输比模型

研究了辐照对光电耦合器各组成部分光电参数影响的机理,建立了光电耦合器在辐照条件下的电流传输比(CTR)模型。研究结果表明,辐照在发光二极管(LED)中引入界面态陷阱,产生非辐射复合,使LED的输出光功率下降;辐照改变了光敏二极管的少数载流子扩散长度,使光照产生的等效载流子数减少,进而使同样光照下的光电流减少;辐照在晶体管基极引入表面态陷阱,使基极复合电流增加,晶体管增益下降,从而使光电耦合器CTR下降。实验结果验证了所得理论模型的正确性。

光电耦合器总剂量辐照的噪声表征

本文在研究光电耦合器工作原理、辐照理论及1/f噪声理论的基础上,分析了光电耦合器辐照噪声产生机理及特性,建立了光电耦合器总剂量辐照损伤噪声模型.研究结果表明,随着辐照总剂量增强,LED及光敏管氧化层中引入的氧化层陷阱密度增多,载流子数涨落增强,从而使电压噪声功率谱密度增加.实验结果验证理论分析的正确性,电压噪声功率谱密度可作为光电耦合器辐照损伤表征参量.

光电耦合器在带传输系统中的应用

介绍了光电耦合器在兰州在线同位素分离器终端上的带传输实验中的应用。它有效地消除了在实验中由于外部环境条件与系统对数据获取单元引起的强烈干扰。此方法有电路结构简单、稳定可靠。

DC/DC电源用光电耦合器低频噪声测试方法研究

光电耦合器是DC/DC电源的关键器件,光电耦合器低频噪声的随机增大是该类电源主要失效模式之一。目前,国内尚未形成光电耦合器低频噪声的有效测试方法,更未建立相关标准。文章详细分析了光电耦合器低频噪声特性及产生机理,提出了其低频噪声测试的偏置电路、测试设备和测试方法。针对用于DC/DC电源的典型光电耦合器(4N47)的实测结果表明,该方法能够准确测试光电耦合器的低频噪声,为DC/DC电源用光电耦合器的系统适用性和典型故障提供了一种有效的评估方法。

光电池输出型光电耦合器的研制

介绍了一种新型光电耦合器———光电池输出型光电耦合器,器件采用金属化陶瓷D IP6双列直插结构。文章重点描述了该器件的结构特性、工作原理、参数设计以及特性曲线分析,并简述了其制作工艺。

光电耦合器的辐照损伤机理研究现状及趋势

随着光电耦合器件在空间环境和核辐射领域的广泛应用,近年来对光电耦合器件的抗辐照性能的研究越来越多。文章主要介绍了辐照对光电耦合器的损伤机理,重点介绍了光电耦合器的辐照效应,特别是电参数辐照效应;针对光电耦合器目前研究的情况,分析了其研究趋势,并提出了一种新的光电耦合器辐照研究方法———低频噪声可靠性表征方法。

光电耦合器的封装胶特性分析

讨论了用于不同光传输结构光耦的各种内外封装胶的特性 ,对几种不同的封装胶进行了光谱测试实验 ,并通过实验数据对胶进行成分分析和特性分析 。

22kV高压隔离光电耦合器的研制

针对高压隔离光电耦合器的隔离电压提高到22kV后信号传输特性恶化的问题,提出了在光源和探测器间引入导光管结构的方法,利用导光管的聚光特性弥补间距增大导致的探测器对光源发散角的降低,使探测器接收到足够的光功率,以保证器件的信号传输特性满足要求。对探测器接收光功率占光源光功率的比例进行了对比计算,结果表明,使用导光管的22kV高压隔离光电耦合器可获得与10kV产品相当的信号传输特性,通过样品的制作与测试验证了该计算结果,表明上述方法可行。

光电耦合器4N49单粒子瞬态脉冲效应的试验研究

通过脉冲激光模拟单粒子效应,对光电耦合器4N49的单粒子瞬态脉冲(SET)效应进行了试验研究。在10V工作电压下,获取了4N49在特定线性能量传输(LET)值下的SET波形特征及其变化规律,得到了器件SET效应的等效LET阈值为10MeV.cm2.mg-1,而饱和截面数值则高达1.2×10-3cm2。试验验证了4N49的SET效应对后续数字电路的影响状况,定量研究了SET效应减缓电路的有效性,通过设计合理的电路参数可将器件在5V工作电压下的SET效应阈值由7.89MeV.cm2.mg-1提高至22.19MeV.cm2.mg-1。4N49的SET效应试验研究为光电耦合器SET效应的测试及防护措施的有效性验证提供了新的试验方法。

光电耦合器的结构设计及封装胶特性分析

研究了光电耦合器的结构设计,分析了光耦器件的两种不同光传输结构,讨论了重要参数CTR和BV随绝缘距离的变化以及BV与封装尺寸的关系。分析了用于不同光传输结构光耦的内外封装胶特性,对几种不同的封装胶通过光谱测试实验讨论其成分与特性。