¿Por qué los optoaisladores son blancos?

Me di cuenta de que la mayoría de los optoaisladores (optoacopladores, opto-triacs) tienen un paquete blanco. ¿Porqué es eso?

Resumen:

• En los dispositivos optoacopladores que son esencialmente idénticos además 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 capacidad mucho menor para el paquete blanco. Parece probable que la capacitancia más baja es causada por una constante dieléctrica diferente en el material blanco y que la capacitancia más baja permite una conmutación más rápida.

• Numerosas curvas de comparación detalladas "blanco versus negro en el mismo gráfico" están disponibles en la hoja de datos citada.

• El rendimiento térmico del material blanco está dentro del rango que se esperaría de características de radiación superiores (y posiblemente también de una conductividad térmica mejorada).

• Tenga en cuenta que muchos de los primeros CI eran blancos debido al uso de paquetes de cerámica, bastante diferentes al material que se considera aquí.

DIFERENCIAS BASADAS EN LA HOJA DE DATOS

• Son evidentes algunas diferencias significativas a muy significativas entre partes aparentemente idénticas o casi idénticas donde la hoja de datos proporciona datos comparativos de paquetes en blanco y negro. Sin embargo, algunos fabricantes no ofrecen alternativas en blanco y negro para los mismos números de pieza estándar de la industria donde otros ofrecen una opción (por ejemplo, Fairchild ofrece blanco y negro para 4N25).

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

• Una mejora de 1.5x a 3x en los tiempos de cambio para los paquetes blancos en comparación con el negro.

• Algo mejor comportamiento térmico de los paquetes blancos.

  La rigidez de la correlación es algo estropeada por los fabricantes que hacen diferencias mecánicas minúsculas que casi seguramente no son relevantes, pero que dejan una pequeña cantidad de incertidumbre.

Las diferencias que se pueden ver, basadas en hojas de datos del mundo real incluyen:

• Los paquetes blancos tienen mejores características térmicas.

  La resistencia térmica es más baja y

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

  La disipación máxima permitida puede ser mayor.

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

• La velocidad de cambio es más rápida para el paquete blanco. Varía con resistencia de carga. Toff afectó más que Ton, pero ambos difieren significativamente. ¡Ton 2x a 3x más rápido en blanco!

Se pueden ver ejemplos de todo lo anterior en la Hoja de datos para el optoacoplador Faichild 4N28

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

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

  Negro - 3.3 mW
  Blanco - 2.94 mW.

• DC promedio de corriente de entrada directa. Tenga en cuenta que esto parece ir en contra de la tendencia, pero obviamente no está directamente relacionado térmicamente.

  Negro - 100 mA
  Blanco - 60 mA

• LED: disipación y reducción de potencia por grado C. Nuevamente, un "mensaje mixto".

  Negro - 150/2 Blanco - 120 / 1.41.

• Detector de disipación de energía. 150 mW a 25 ° C en cada caso, pero disminuido por grado C a

  Negro - 2.0 mW
  Blanco - 1.76 mW.

• Entrada - Voltaje de aislamiento de salida. Un resultado extraño pero parecen ser diferenciadores. Tenga en cuenta que 5300 VAC RMS = 7500 VAC_peak para una onda sinusoidal. Si bien la razón de esta especificación "diferente pero igual" se puede debatir, es extraño y engañoso especificarla de esta manera. Para una onda sinusoidal pura, estas especificaciones son idénticas, pero una es por 1 minuto y la otra por 1 segundo.

  Negro - 5300 VAC RMS, 60 Hz, 1 minuto

  Blanco: pico de 7500 VCA, 60 Hz, 1 segundo

• Capacitancia de aislamiento . Esto parece ser significativo para algunas aplicaciones, pero especifican cada una de ellas de forma ligeramente diferente, lo que impide una cierta comparación. Tenga en cuenta que si bien el valor de blanco es solo el 40% del valor de negro, lo que parece ser muy significativo, el valor máximo de blanco es 1000% o el blanco típico, pero no se indica el negro típico. Muy descuidado

  Negro - 0.5 pF típico

  Blanco - 0.2 pF típico, 2 pF máx.

• Dimensiones del paquete. Agh! Idiotas

  Las versiones en blanco y negro tienen sus propias especificaciones de paquete y hay varias diferencias dimensionales menores en muchas de las dimensiones en cada uno de los agujeros pasantes, SMD y versiones espaciadas de 0.4 ". :-(.

• Relación de transferencia de corriente absoluta - CTR.

  No hay diferencias entre blanco y negro en datos numéricos.

  Esto parece incorrecto en función de las inferencias que pueden extraerse de los datos relativos de CTR.

• Relación de transferencia de corriente normalizada - CTR. Idiotas de nuevo, parece.

  Los ejes del gráfico son escalas diferentes (muy mala práctica) La
  normalización a CTR = 1 relativa a 10 mA evita comparaciones completas.
  Los picos negros son más altos en wrt 10 mA y en mA más bajos que el blanco.

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

• ¡Con valores típicos de resistencia de carga (1k a 10k), la tonelada es aproximadamente 2x a 3x más rápida para el paquete blanco !!!

  Con una carga de 1k, el Toff negro es aproximadamente 1.5x Toff blanco

  Con 10k de carga, el Toff negro es aproximadamente 2.2x Toff blanco

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

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

No son siempre De hecho, veo muy pocos optoaisladores blancos. A continuación se muestra una fuente de alimentación extraída de un televisor; Hay dos optos negros prominentes que cruzan el límite de alto voltaje.

La razón puede ser por seguridad o para ayudar a la identificación. Por ejemplo, ¿por qué la mayoría de los capacitores de clase Y son azules? En una línea de montaje o durante la reparación, evitaría mezclar los condensadores con otros dispositivos, que no están clasificados para la misma aplicación. Podría haber otras razones también; quizás el material particular (tal vez cerámica en lugar de plástico) del que están hechos los optoaisladores blancos es más resistente con respecto al daño externo o puede soportar un voltaje más alto. Tal vez al ingeniero que los diseñó simplemente le gustaron los chips blancos;).

El catálogo de Photocouplers y Photorelays de Toshiba (PDF, 3 MB) dice:

El argumento de seguridad de Thomas no suena mal, pero entonces esperarías que todos fueran blancos, y él se da un contraejemplo.
Entonces, no todos los optoacopladores son blancos, aunque solo he visto unos pocos que no lo son, pero tampoco son los únicos circuitos integrados blancos:

Este es el paquete de una red de resistencias, que no es un IC clásico (de manera simple: significa muchos transistores), al igual que el optoacoplador (que tiene una barrera entre ambas partes). Por lo tanto, hay optoacopladores blancos y negros, y los circuitos integrados blancos pueden o no ser optoacopladores. No creo que haya una razón técnica específica.