光电耦合器的基本原理是什么？

光电耦合器是一种把发光器件和光敏器件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。

光电耦合器（简称光耦，英文Optocoupler或Optoisolator）的基本原理是利用光作为媒介，在输入电路和输出电路之间实现电信号的传输，同时保持电气隔离。

其核心工作过程可以分解为以下三个关键步骤：

电信号 -> 光信号（输入侧）：
- 输入端的电信号（通常是电压或电流）驱动一个发光器件（最常见的是发光二极管 - LED）。
- 当有足够的电流流过LED时，LED会根据输入的电流大小发出特定强度（亮度）的红外光（或可见光）。
光传输（核心隔离机制）：
- 发出的光穿过一个透明或半透明的绝缘隔离层（通常是塑料或硅胶）。这个隔离层物理上分隔了输入和输出电路。
- 光信号通过绝缘层传递，但没有任何导体或电气连接穿过该层。这是实现电气隔离的关键！ 输入和输出电路之间没有直接的金属导线连接，只有光路相通。
光信号 -> 电信号（输出侧）：
- 隔离层另一侧的光敏器件（常见的有光敏三极管、光敏达林顿管、光敏晶闸管、光敏二极管、光电集成电路等）接收传递过来的光。
- 光敏器件在接收到光照射后，其特性会发生改变：
  - 对于光敏三极管/达林顿管：被光照时产生光电流，从而使器件导通（相当于从截止变为放大区或饱和区），输出端产生电流（或电压变化）。
  - 对于光敏晶闸管：光照可触发其导通。
  - 对于光电集成电路：内部可能包含光敏元件和放大整形电路，能输出更标准的电平信号。
- 光敏器件输出端的电流或电压变化就再现了输入端的电信号。输出信号的大小（电流）或状态（开/关）与接收到的光强成正比，而光强又与输入端的驱动电流成正比。

核心原理总结：

电→光转换： 输入电信号驱动发光器件（LED），将其转化为与其强度成正比的光信号。
光隔离传输： 光信号通过绝缘介质传输，实现输入输出间的高电气隔离（通常能承受数百至数千伏的隔离电压）。
光→电转换： 光敏器件检测光信号，将其还原成相应的电信号输出。

光电耦合器的主要优势和目的：

电气隔离： 这是最核心的功能！能有效阻断输入和输出电路之间的电势差（如地线噪声、高压）和浪涌电压/电流，保护低压侧设备（如微处理器）免受高压侧干扰或损坏。
噪声抑制： 光传输不受电磁干扰（EMI）影响，可消除地线环流引入的噪声（共模干扰）。
信号传输： 仍然能将有用的电信号从一个电路传递到另一个电路。
电平转换： 可以连接工作在不同电压域的电路（如5V逻辑电路控制24V继电器）。

因此，光电耦合器广泛应用于需要信号传递但必须避免电气干扰或保证安全隔离的场合，例如开关电源反馈回路、工业控制系统（PLC输入/输出）、通信接口隔离、仪器仪表等。