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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
Fotodiodi e LED nello stesso chip
Diffusissimi sono i dispositivi optoelettronici fab-
bricati con all’ingresso un LED che riceve una cor-
rente dall’esterno e la trasforma in fotoni, che usa
per illuminare un fotorivelatore che genera un’altra
corrente di uguale valore che va in uscita. Questi
dispositivi sono al tempo stesso isolatori e accop-
piatori, perché isolano elettricamente due parti di
un circuito, pur mantenendone la continuità opera-
tiva e perciò si possono chiamare indifferentemente
accoppiatori ottici, isolatori ottici, optoaccoppiatori
e optoisolatori. Si usano molto negli alimentatori
di ogni tipo ma anche nei convertitori e nei front-
end per i circuiti a radiofrequenza e alle microon-
de, perché hanno il fondamentale vantaggio di un
ottimo rapporto prestazioni/costo e offrono anche
grande robustezza meccanica e una forte immunità
alle interferenze elettromagnetiche ambientali, che
sono spesso abbondanti proprio laddove devono
essere installati.
Recentemente sono stati realizzati isolatori elet-
tronici che si rifanno al principio del trasforma-
tore, per lungo tempo utilizzato a tal scopo grazie
all’accoppiamento induttivo sugli avvolgimenti di
ingresso e di uscita, che consente di isolare i due
lati mantenendo la continuità circuitale. L’evoluzio-
ne delle tecnologie di fabbricazione dei dispositivi
microelettromeccanici, Mems, ha permesso di rea-
lizzare dei microtrasformatori integrabili sul silicio
e utilizzabili come isolatori/accoppiatori magnetici.
Un’altra tecnologia già nota, ma solo recentemente
resa competitiva, è l’isolamento capacitivo, che si
può implementare nei dispositivi con i processi di
fabbricazione Cmos per lo stesso scopo di fare in
modo che ciò che succede all’uscita non abbia al-
cuna correlazione elettrica al di fuori delle frequen-
ze di interesse con quello che succede all’ingresso.
In questi componenti si realizzano fra le due parti
delle vere e proprie microlinee di trasmissione, con
a metà strada due condensatori in serie che ab-
battono qualsiasi picco di tensione e/o di corrente
fra i due lati ripulendo il segnale. È in pratica una
barriera capacitiva multicanale che lascia passare i
segnali ma impedisce il passaggio alle interferenze
e si implementa su più canali per poter seleziona-
re diverse componenti di frequenza, in modo tale
da coprire un ampio spettro e adattarlo alle diver-
se tipologie di segnali e applicazioni circuitali. Gli
accoppiatori/isolatori capacitivi hanno oggi presta-
zioni simili a quelle dei microtrasformatori Mems,
con isolamento nell’ordine di una decina di kV e
immunità ai transitori di modo comune di qualche
TECH-FOCUS
OPTO DISCRETI
Fig. 2 – Schema semplificato di chip con a bordo un accoppiatore/
isolatore di tipo ottico, capacitivo oppure induttivo (Mems)
Fig. 3 – I fototransistor di grafene sviluppati alla Purdue University offrono una velocità di
risposta nell’ordine dei GHz e una fotoresponsività di circa 7,4 A/W