火箭发火控制系统硬件设计(6)
VGS＞0的情况，若VGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。
排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子（负离子），形成耗尽层。吸引电子：将 P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。
② 导电沟道的形成【11】【12】
当VGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏源极之间仍无导电沟道出现。VGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当VGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层。VGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅源极电压称为开启电压，用VT表示。上面讨论的N沟道MOS管在VGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当VGS≥VT时，才有沟道形成。这种必须在VGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后，在漏源极间加上正向电压VDS，就有漏极电流产生。
③ VDS对ID的影响
当VGS＞VT且为一确定值时，漏源电压VDS对导电沟道及电流ID的影响与结型场效应管相似。漏极电流ID沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD＝VGS－VDS，因而这里沟道最薄。但当VDS较小（VDS＜VGS－VT）时，它对沟道的影响不大，这时只要VGS一定，沟道电阻几乎也是一定的，所以ID随VDS近似呈线性变化。随着VDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当VDS增加到使VGD＝VGS－VDS＝VT或VDS=VG－VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断。再继续增大VDS，夹断点将向源极方向移动。由于VDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故ID几乎不随VDS增大而增加，管子进入饱和区，ID几乎仅由VGS决定。
2.4.3 光耦的选型
光电耦合器（Optical Coupler，OC）亦称光电隔离器，简称光耦，是开关电源电路中常用的器件。
光耦按通道分可分为：单路光耦、两路光耦和多路光耦。我们这里选择单路光耦。
① 单路光耦内部结构图如图2—4所示
图2—4 单路光耦内部结构图
② 光耦的工作原理【11】【12】
光耦是以光为媒介传播电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。光耦一般由三部分组成：光的发射、光的接受及信号放大。输入的电信号驱动发光二级管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接受而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了“光—电—光”的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
③ 光耦的优点
光耦的主要优点有：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
2.5 本章小结
本章主要论述了多管火箭炮发火控制器设计时所要遵循的原则、主要的设计指标和所要实现的功能；介绍了发火控制系统总体设计所包含的两个部分：发火控制部分和发火执行部分；论述了发火控制系统关键元器件的选型，即微处理器的选型和发火开关器件的选型。
3 发火控制系统硬件设计
根据某多管火箭炮发火控制系统的用途，在对其硬件进行设计时，要考虑一下三个方面：（1）体积小，该系统要安装在发射车上，为避免对火箭炮其他机械性能的影响，应尽量使发火控制器体积小，便于使用；（2）安全性高，由于该系统安装在发射车上，工作环境恶劣，处于高温度、高振动、粉尘较多的环境中，所以，在进行系统设计时要求高的安全性【2】；（3）高集成度，由于发火控制器工作环境恶劣，应尽量减少引线的数量，从而确保发火控制系统的安全【2】。