光電耦合器件（簡稱光耦）是把發光器件（如發光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現耦合構成電—光和光—電的轉換器件。

當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電—光—電”轉換，也叫做光隔離。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。

1、光電耦合器的特點

1）光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為10^5～10^6Ω。據分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發光，從而被抑制掉了。

2）光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產生。

3）光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設備出現故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。

4）光電耦合器的回應速度極快，其回應延遲時間只有10μs左右，適于對回應速度要求很高的場合。

2、光耦工作原理

可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發信號，BG2便有基流ib2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向反饋循環的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態，由于觸發信號只起觸發作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。由于可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態，所以它具有開關特性，這種特性需要一定的條件才能轉化。

1、狀態說明：

1）從關斷到導通：a、陽極電位高于陰極電位；b、控制極有足夠的正向電壓和電流。兩者缺一不可。

2）維持導通：a、陽極電位高于陰極電位；b、陽極電流大于維持電流。兩者缺一不可。

3）從導通到關：a、陽極電位低于陰極電位；b、陽極電流小于維持電流。任一條件即可。

2、基本伏安特性

1）反向特性

當控制極開路，陽極加上反向電壓時，J2結正偏，但J1、J2結反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流，當電壓進一步提高到J1結的雪崩擊穿電壓后，接差J3結也擊穿，電流迅速增加，特性發生了彎曲，彎曲處的電壓URO叫“反向轉折電壓”。此時，可控硅會發生永久性反向擊穿。

2）正向特性

當控制極開路，陽極上加上正向電壓時，J1、J3結正偏，但J2結反偏，這與普通PN結的反向特性相似，也只能流過很小電流，這叫正向阻斷狀態，當電壓增加，特性發生了彎曲，彎曲處的是UBO，叫正向轉折電壓。

陽極加正向電壓，由于電壓升高到J2結的雪崩擊穿電壓后，J2結發生雪崩倍增效應，在結區產生大量的電子和空穴，電子時入N1區，空穴時入P2區。進入N1區的電子與由P1區通過J1結注入N1區的空穴復合，同樣，進入P2區的空穴與由N2區通過J3結注入P2區的電子復合，雪崩擊穿，進入N1區的電子與進入P2區的空穴各自不能全部復合掉，這樣，在N1區就有電子積累，在P2區就有空穴積累，結果使P2區的電位升高，N1區的電位下降，J2結變成正偏，只要電流稍增加，電壓便迅速下降，出現所謂負阻特性。這時J1、J2、J3三個結均處于正偏，可控硅便進入正向導電狀態---通態，此時，它的特性與普通的PN結正向特性相似。

3、觸發導通

在控制極G上加入正向電壓時因J3正偏，P2區的空穴進入N2區，N2區的電子進入P2區，形成觸發電流IGT。在可控硅的內部正反饋作用的基礎上，加上IGT的作用，使可控硅提前導通，導致伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。

二、光耦繼電器與固態繼電器有何區別？

光耦繼電器：電壓低，電流低，速度快，封裝小，經濟。

固態繼電器：電壓高，電流高，速度慢，封裝大。

審核編輯：湯梓紅