¿Por qué los optoaisladores son blancos?

Question

Me he dado cuenta de que la mayoría de los optoaisladores (optoacopladores, optotriacs) tienen un paquete blanco. ¿A qué se debe?

Answer 1

Resumen:

• En los dispositivos optoacopladores que son esencialmente idénticos, aparte de ser de color blanco o negro, las hojas de datos de los fabricantes muestran diferencias en la velocidad de conmutación y el rendimiento térmico, siendo el blanco superior en cada caso.

• El parámetro físico más notable de los dispositivos reales es una capacitancia mucho menor para el paquete blanco. Parece probable que la menor capacitancia se deba a una constante dieléctrica diferente en el material blanco y que la menor capacitancia permita una conmutación más rápida.

• En la citada hoja de datos se pueden encontrar numerosas curvas de comparación detalladas "blanco frente a negro en el mismo gráfico".

• El rendimiento térmico del material blanco está dentro de lo que cabría esperar de unas características de radiación superiores (y posiblemente también de una mayor conductividad térmica).

• Hay que tener en cuenta que muchos de los primeros circuitos integrados eran de color blanco debido al uso de encapsulados cerámicos, un material muy diferente al que se está considerando aquí.

DIFERENCIAS BASADAS EN LA HOJA DE DATOS

• Algunas diferencias significativas o muy significativas son evidentes entre piezas aparentemente idénticas o casi idénticas cuando la hoja de datos proporciona datos comparativos de paquetes blancos y negros. Sin embargo, algunos fabricantes no ofrecen alternativas blancas y negras para los mismos números de pieza estándar de la industria, mientras que otros ofrecen una opción (por ejemplo, Fairchild ofrece blanco y negro para el 4N25).

Cuando se ofrece una opción de color, las diferencias más notables son

• Una mejora de 1,5 a 3 veces en los tiempos de conmutación de los paquetes blancos en comparación con los negros.

• Comportamiento térmico algo mejor de los paquetes blancos.

  La estrecha correlación se ve un poco estropeada por las minúsculas diferencias mecánicas de los fabricantes, que casi con toda seguridad no son relevantes, pero que dejan una incertidumbre muy pequeña.

Las diferencias que se pueden observar, basadas en las fichas técnicas del mundo real, son las siguientes

• Los paquetes blancos tienen mejores características térmicas.

  La resistencia térmica es menor y

  Las piezas pueden reducirse en una cantidad menor por cada grado de aumento de la temperatura ambiente.

  La disipación máxima permitida puede ser mayor.

• La capacitancia de entrada a salida es menor para el paquete blanco, presumiblemente debido a una diferencia en la constante dieléctrica.

• La velocidad de conmutación es más rápida para el paquete blanco. Varía con la resistencia de carga. Toff afectado más que Ton pero ambos significativamente la diferencia. ¡¡¡Ton 2x a 3x más rápido en blanco !!!

Ejemplos de todo lo anterior pueden verse en el Ficha técnica del optoacoplador Faichild 4N28

Esta versión del 4N28 puede obtenerse en blanco (con el sufijo "-M") o en negro. Las diferencias de la hoja de datos publicada incluyen:

• Disipación total de energía. 250 mW a 25C en cada caso, pero rebajada por grado C a

  Negro - 3,3 mW
  Blanco - 2,94 mW.

• Corriente media de entrada de CC. Tenga en cuenta que esto parece ir en contra de la tendencia, pero no está obviamente relacionado directamente con la temperatura.

  Negro - 100 mA
  Blanco - 60 mA

• LED - disipación de energía y reducción de potencia por grado C. De nuevo, un "mensaje mixto".

  Negro - 150 / 2 Blanco - 120 / 1,41.

• Disipación de potencia del detector. 150 mW a 25C en cada caso, pero rebajada por grado C a

  Negro - 2,0 mW
  Blanco - 1,76 mW.

• Tensión de aislamiento de entrada y salida. Un resultado extraño pero parece que se diferencian. Tenga en cuenta que 5300 VAC RMS = 7500 VAC_peak para una onda sinusoidal. Aunque se puede debatir la razón de esta especificación "diferente pero igual", es extraño y engañoso especificarlo así. Para una onda sinusoidal pura, estas especificaciones son idénticas, pero una es para 1 minuto y la otra para 1 segundo.

  Negro - 5300 VAC RMS, 60 Hz, 1 minuto

  Blanco - 7500 VAC pico, 60 Hz, 1 segundo

• Capacitancia de aislamiento . Esto parece ser significativo para algunas aplicaciones, PERO las especificaciones de cada una son ligeramente diferentes, lo que impide una comparación segura. Obsérvese que mientras el valor del blanco es sólo el 40% del valor del negro, lo que parece muy significativo, el máximo del blanco es el 1000% del blanco típico. pero el típico negro no se indica. Muy descuidado.

  Negro - 0,5 pF típico

  Blanco - 0,2 pF típico, 2 pF máximo.

• Dimensiones del paquete. ¡Ah! Idiotas.

  Las versiones en blanco y negro tienen sus propias especificaciones de encapsulado y hay varias diferencias dimensionales menores en muchas de las dimensiones en cada una de las versiones de agujero pasante, SMD y 0,4" espaciadas. :-(.

• Ratio de transferencia de corriente absoluta - CTR.

  No hay diferencias entre blancos y negros en los datos numéricos.

  Esto parece erróneo basándose en las inferencias que se pueden hacer de los datos relativos del CTR.

• Relación de transferencia de corriente normalizada - CTR. Parece que son idiotas de nuevo.

  Los ejes de los gráficos tienen escalas diferentes (práctica muy pobre)
  La normalización a CTR = 1 relativo a 10 mA impide las comparaciones completas.
  Picos negros más alto wrt 10 mA y a baja mA que el blanco.

• Velocidades de conmutación. Ton, Toff, Trise, Tfall. Gráficos página 8. Estos varían con la resistencia de la carga, especialmente Tr y Toff que dependen de la constante de tiempo de la resistencia de pullup y de la capacitancia del dispositivo.

• Con los valores típicos de las resistencias de carga (1k a 10k), Ton es entre 2 y 3 veces más rápido para el paquete blanco.

  A 1k de carga, el negro Toff es aproximadamente 1,5 veces el blanco Toff

  A 10k de carga, el negro Toff es aproximadamente 2,2 veces el blanco Toff

  Con una carga de 100k (inusualmente alta) el Toff negro es aproximadamente 3 veces el Toff blanco

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Nota: El tamaño de la muestra en la que se basa lo anterior es impresionantemente pequeño. Sin embargo, las diferencias parecen ser reales y significativas.

Answer 2

No siempre lo son. De hecho, veo muy pocos optoaisladores blancos. Abajo hay una fuente de alimentación extraída de un televisor; hay dos optos negros prominentes que cruzan el límite de alta tensión.

La razón puede ser por seguridad o para ayudar a la identificación. Por ejemplo, ¿por qué la mayoría de los condensadores de clase Y son azules? En una línea de montaje o durante una reparación, esto evitaría que los condensadores se mezclaran con otros dispositivos que no están clasificados para la misma aplicación. También podría haber otras razones; tal vez el material particular (tal vez cerámica en lugar de plástico) del que están hechos los optoaisladores blancos es más resistente con respecto a los daños externos o puede soportar una tensión más alta. Tal vez el ingeniero que los diseñó simplemente le gustaban los chips blancos ;).

Answer 3

Toshiba Catálogo de fotoacopladores y fotorradares (PDF, 3 MB) dice:

Answer 4

El argumento de seguridad de Thomas no suena mal, pero entonces se esperaría que todos fueran blancos, y se da un contraejemplo.
Así que no todos los optoacopladores son blancos, aunque he visto pocos que no lo sean, pero tampoco son los únicos CI blancos:

Se trata del paquete de una red de resistencias, que no es un CI clásico (simplificando: significa muchos transistores), al igual que el optoacoplador (que tiene una barrera entre sus dos partes). Así que hay optoacopladores blancos y negros, y los CI blancos pueden ser o no optoacopladores. No creo que haya una razón técnica específica.