光電晶體管光耦合器自從 40 年前面世以來(lái)就不斷演進(jìn)，目前仍然廣泛使用。 目前應(yīng)用最廣的技術(shù)是使用砷化鎵（GaAs）材料的紅外發(fā)光二極管（IR LED）。 它們?cè)谠S多應(yīng)用中都能發(fā)揮很好的性能，但在低電流時(shí)效果不佳，因此，對(duì)于那些使用較低電流以提高發(fā)光效率的系統(tǒng)，這是一個(gè)問(wèn)題。
飛兆半導(dǎo)體已采用一種不同類(lèi)型的 IR LED，材料為鋁鎵砷化物（AlGaAs），有助于解決這個(gè)問(wèn)題。 AlGaAs IR LED 具有更快的速度，改進(jìn)的溫度性能和一致性，并且與常規(guī) GaAs 材料相比，在較低電流時(shí)更加高效。 FODM8801 OptoHiT™ 系列采用了新型的 IR LED，而且該系列可保證 LED 電流低至 1mA 時(shí)各個(gè)溫度下的規(guī)格不變。
LED 發(fā)光效率的長(zhǎng)期和短期性能
所有 IR LED 都要考慮其長(zhǎng)期性能，無(wú)論材料是 GaA 還是 AlGaAs。 在應(yīng)用過(guò)程中，LED 性能開(kāi)始退化，導(dǎo)致 LED 發(fā)光效率長(zhǎng)期永久性降低，這通過(guò)電流傳輸比（CTR）來(lái)衡量。 幸運(yùn)的是，當(dāng) IR LED 在低電流下工作時(shí)，長(zhǎng)期性能退化將降至最低。 這并不罕見(jiàn)，例如，在低電流下長(zhǎng)期 CTR 變化只有 (IF < 5mA) 每 1,000 小時(shí) 0.1%，這種情況下，性能退化不會(huì)造成什么影響。
雖然如此，問(wèn)題是，工作溫度的上升會(huì)對(duì)短期 LED 發(fā)光效率造成影響。 當(dāng)結(jié)溫上升時(shí)，CRT 會(huì)大幅下降，問(wèn)題會(huì)很快出現(xiàn)。 在短短 5 分鐘內(nèi)，(LED)周?chē)鷾囟瓤赡苌仙?50°C。 這種效應(yīng)常常被忽視，因?yàn)楫?dāng)周?chē)鷾囟然謴?fù)到原來(lái)的起始溫度時(shí)，CTR 也恢復(fù)到其初始值。 （大多數(shù)數(shù)據(jù)表僅僅指定在室溫下工作。）
飛兆半導(dǎo)體的新型 AlGaAs IR LED 不易受到溫度變化影響。 圖 1 對(duì)比了 AlGaAs 880 nm IR LED 與標(biāo)準(zhǔn)的 GaAs 940 nm IR LED，并顯示了在結(jié)溫上升時(shí)，光輸出如何變化。 (該圖顯示了典型的數(shù)據(jù)，但不能保證。)
圖 1. 光輸出減少（%/°C）與 LED 電流
在 1mA 下工作時(shí)，GaAs IR LED 光輸出減少 1%/°C。 這意味著結(jié)溫升高 50 °C 時(shí)，LED 的輸出會(huì)降低 50%。 使用 AlGaAs IR LED，光輸出僅降低 0.225%/°C，因此，結(jié)溫升高 50°C 而光輸出僅降低 11%。
光電晶體管速度與 LED 光電流
長(zhǎng)期性能中另一個(gè)要考慮的因素是光電晶體管的速度。 光電晶體管的速度是由 LED 產(chǎn)生的光電流、晶體管電流增益（hFE）和負(fù)載情況所決定的。 隨著 LED 光通量下降，時(shí)間也會(huì)變化。 如果一個(gè)設(shè)計(jì)在低電流時(shí)的溫度范圍內(nèi)工作良好，則長(zhǎng)期的變化將是最小的。
一般情況下， AlGaAs LED 的發(fā)光效率是同類(lèi) GaAs 產(chǎn)品兩到三倍，溫度穩(wěn)定性是 4.5 倍。 使用 AlGaAs 材料制成的 IR LED 在更低的電流和更低的溫度下支持的時(shí)間更長(zhǎng)。
飛兆半導(dǎo)體的 FODM8801 OptoHiT 系列采用專(zhuān)有 OPTOPLANAR® 共面封裝技術(shù)進(jìn)行封裝，這有助于提高低電流下的性能。 圖 2 展示了 OPTOPLANAR 技術(shù)的截面圖。
圖 2.飛兆半導(dǎo)體 OPTOPLANAR® 共面封裝技術(shù)
該封裝可提供低輸入-輸出電容（CIO），相比采用面對(duì)面封裝結(jié)構(gòu)，其電容要低 30%，即使諸如半節(jié)距微型扁平封裝（MFP）之類(lèi)的小型封裝也是如此。 絕緣內(nèi)部厚度僅為 0.4mm，提供了高度的絕緣?mèng)敯粜浴?從而設(shè)計(jì)師無(wú)需犧牲隔離/絕緣性來(lái)減小封裝尺寸。
結(jié)論
飛兆半導(dǎo)體的 FODM8801 OptoHiT 系列產(chǎn)品是新一代的光電晶體管光耦合器，配有 AlGaAs 工藝技術(shù)制造的 IR LED，能在更低電流和更低溫度下更持久、更可靠地工作。 這讓設(shè)計(jì)師能夠更輕松地設(shè)計(jì)即使在極端嚴(yán)酷的條件下仍能正常工作的系統(tǒng)。