Фототранзистор уго: 59. Фототранзистор, устройство, принцип действия, схема включения, выходные характеристики.

• Добавлен пользователем andreev_viktor 22.10.2016 20:55
• Отредактирован 24.10.2016 22:40

Автор и выходные данные не известны. Все элементы выполнены по ГОСТ 2.730-73 «Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые».
Документ содержит:
001. Электрод база с одним выводом.
002. Электрод база с двумя выводами.
003. Р-эммитер с N-областью.
004. N-эммитер с Р-областью.
005. Несколько Р-эммитеров с N-областью.
006. Коллектор с базой.
007. Несколько коллекторов.
008. Область между проводниковыми слоями с различной электропроводностью.
009. Область между проводниковыми слоями с электропроводностью разного типа PIN или NIP.
010. Область между проводниковыми слоями с электропроводностью одного типа PIP или NIN.
011. Область между коллектором и областью с противоположной электропроводностью PIN или NIP.
012. Область между коллектором и областью с электропроводностью того же типа PIP или NIN.
013. Канал проводимости для полевых транзисторов обогащенного типа.
014. Канал проводимости для полевых транзисторов обедненного типа.
015. Переход PN.
016. Переход NP.
017. Р-канал на подложке N-типа обогащенный тип.
018. N-канал на подложке Р-типа обедненный тип.
019. Затвор изолированный.
020. Исток и сток.
021. Выводы полупроводниковых приборов электрически несоединенные с корпусом.
022. Выводы полупроводниковых приборов электрически несоединенные с корпусом.
023. Выводы полупроводниковых приборов электрически несоединенные с корпусом.
024. Выводы полупроводниковых приборов электрически соединенные с корпусом.
025. Выводы полупроводниковых приборов электрически соединенные с корпусом.
026. Выводы полупроводниковых приборов электрически соединенные с корпусом.
027. Вывод корпуса внешний.
028. Вывод корпуса внешний.
029. Эффект туннельный прямой.
030. Эффект туннельный обращенный.
031. Эффект линейного пробоя односторонний.
032. Эффект линейного пробоя двусторонний.
033. Эффект Шоттки.
034. Диод.
035. Диод тунельный.
036. Диод обращенный.
037. Стабилитрон односторонний.
038. Стабилитрон двухсторонний.
039. Диод теплоэлектрический.
040. Варикап.
041. Диод двунаправленный.
042. Диод двунаправленный.
043. Модуль с несколькими одинаковыми диодами с общим анодом и самостоятельными катодными выводами.
044. Модуль с несколькими одинаковыми диодами с общим катодным и самостоятельными анодными выводами.
045. Диод Шоттки.
046. Диод светоизлучающий.
047. Тиристор диодный запираемый в обратном направлении.
048. Тиристор диодный проводящий в обратном направлении.
049. Тиристор диодный симметричный.
050. Тиристор диодный симметричный.
051. Тиристор триодный.
052. Тиристор триодный запираемый в обратном направления с управлением по аноду.
053. Тиристор триодный запираемый в обратном направления с управлением по катоду.
054. Тиристор триодный запираемый в обратном направления с управлением по катоду.
055. Тиристор триодный выключаемый.
056. Тиристор триодный выключаемый запираемый в обратном направления с управлением по аноду.
057. Тиристор триодный выключаемый запираемый в обратном направления с управлением по катоду.
058. Тиристор триодный проводящий в обратном направлении.
059. Тиристор триодный проводящий в обратном направлении с.
управлением по аноду.
060. Тиристор триодный проводящий в обратном направлении с управлением по катоду.
061. Тиристор триодный симметричный — триак.
062. Тиристор триодный симметричный — триак.
063. Тиристор триодный запираемый в обратном направлении.
064. Тиристор триодный запираемый в обратном направлении.
065. Тиристор триодный запираемый в обратном направлении.
066. Тиристор триодный запираемый в обратном направлении.
067. Транзистор типа PNP.
068. Транзистор типа NPN с выводом от внутреннего экрана.
069. Транзистор типа NPN коллектор соединен с корпусом.
070. Транзистор лавинный типа NPN.
071. Транзистор однопереходный с N-базой.
072. Транзистор однопереходный с Р-базой.
073. Транзистор двухбазовый типа NPN.
074. Транзистор двухбазовый типа PNIP с выводом от i-области.
075. Транзистор двухбазовый типа PNIP с выводом от i-области.
076. Транзистор многоэммитерный типа NPN.
077. Транзистор полевой с каналом типа N.
078. Транзистор полевой с каналом типа Р.
079. Транзистор полевой с изолированным затвором без вывода от подложки обогащенного типа Р-каналом.
080. Транзистор полевой с изолированным затвором без вывода от подложки обогащенного типа N-каналом.
081. Транзистор полевой с изолированным затвором без вывода от подложки обедненного типа Р-каналом.
082. Транзистор полевой с изолированным затвором без вывода от подложки обедненного типа N-каналом.
083. Транзистор полевой с изолированным затвором обогащенного типа N-каналом с внутренним соединением истока и подложки.
084. Транзистор полевой с изолированным затвором с выводом от подложки обогащенного типа P-каналом.
085. Транзистор полевой с двумя изолированными затворами обедненного типа с Р-каналом с выводом от подложки.
086. Транзистор полевой с затвором Шоттки.
087. Транзистор полевой с двумя затворами Шоттки.
088. Фоторезистор.
089. Фоторезистор дифференциальный.
090. Фотодиод.
091. Фототиристор.
092. Фототранзистор типа PNP.
093. Фототранзистор типа NPN.
094. Фотоэлемент.
095. Фотобатарея.
096. Датчик Холла.
097. Датчик Холла.
098. Резистор магниточувствительный.
099. Магнитный разветвитель.

• Чтобы скачать этот файл зарегистрируйтесь и/или войдите на сайт используя форму сверху.
• Регистрация

Фотодиоды: устройство, характеристики и принципы работы

Простой фотодиод представляет собой обычный полупроводниковый диод, в котором обеспечивается возможность воздействия оптического излучения на р–n-переход.

В сбалансированном состоянии, когда поток излучения стопроцентно отсутствует, концентрация носителей, рассредотачивание потенциала и энергетическая зонная диаграмма фотодиода стопроцентно соответствуют обыкновенной p-n-структуре.

При воздействии излучения в направлении, перпендикулярном плоскости p-n-перехода, в итоге поглощения фотонов с энергией, большей, чем ширина нелегальной зоны, в n-области появляются электронно-дырочные пары. Эти электроны и дырки именуют фотоносителями.

При диффузии фотоносителей в глубь n-области основная толика электронов и дырок не успевает рекомбинировать и доходит до границы p–n-перехода. Тут фотоносители делятся электронным полем p–n-перехода, при этом дырки перебегают в p-область, а электроны не могут преодолеть поле перехода и накапливаются у границы p–n-перехода и n-области.

Таким образом, ток через p–n-переход обоснован дрейфом неосновных носителей – дырок. Дрейфовый ток фотоносителей именуется фототоком.

Фотоносители – дырки заряжают p-область положительно относительно n-области, а фотоносители – электроны – n-область негативно по отношению к p-области. Возникающая разность потенциалов именуется фотоЭДС Eф. Генерируемый ток в фотодиоде – оборотный, он ориентирован от катода к аноду, при этом его величина тем больше, чем больше освещенность.

Фотодиоды могут работать в одном из 2-ух режимов – без наружного источника электронной энергии (режим фотогенератора) или с наружным источником электронной энергии (режим фотопреобразователя).

Фотодиоды, работающие в режиме фотогенератора, нередко используют в качестве источников питания, модифицирующих энергию солнечного излучения в электронную. Они именуются солнечными элементами и входят в состав солнечных батарей, применяемых на космических кораблях и спутниках.

КПД кремниевых солнечных частей составляет около 20 %, а у пленочных солнечных частей он может иметь существенно большее значение. Необходимыми техническими параметрами солнечных батарей являются дела их выходной мощности к массе и площади, занимаемой солнечной батареей. Эти характеристики добиваются значений 200 Вт/кг и 1 кВт/м2, соответственно.

При работе фотодиода в фотопреобразовательном режиме источник питания Е врубается в цепь в запирающем направлении (рис. 1, а). Употребляются оборотные ветки ВАХ фотодиода при разных освещенностях (рис. 1,б).

Рис. 1. Схема включения фотодиода в фотопреобразовательном режиме: а — схема включения, б — ВАХ фотодиода.

Ток и напряжение на нагрузочном резисторе Rн могут быть определены графически по точкам скрещения ВАХ фотодиода и полосы нагрузки, соответственной сопротивлению резистора Rн. При отсутствии освещенности фотодиод работает в режиме обычного диода. Темновой ток у германиевых фотодиодов равен 10 — 30 мкА, у кремниевых 1 — 3 мкА.

Если в фотодиодах использовать обратимый электронный пробой, сопровождающийся лавинным умножением носителей заряда, как в полупроводниковых стабилитронах, то фототок, а как следует, и чувствительность существенно вырастут.

Чувствительность лавинных фотодиодов может быть на несколько порядков больше, чем у обычных фотодиодов (у германиевых – в 200 – 300 раз, у кремниевых – в 104 – 106 раз).

Лавинные фотодиоды являются быстродействующими фотоэлектрическими устройствами, их частотный спектр может достигать 10 ГГц. Недочетом лавинных фотодиодов является более высочайший уровень шумов по сопоставлению с обыкновенными фотодиодами.

Рис. 2. Схема включения фоторезистора (а), УГО (б), энергетическая (в) и вольт-амперная (г) свойства фоторезистора.

Не считая фотодиодов, используются фоторезисторы (рис 2), фототранзисторы и фототиристоры, в которых используется внутренний фотоэффект. Соответствующим недостатком их является высочайшая инерционность (граничная рабочая частота fгр

Конструкция фототранзистора подобна обыкновенному транзистору, у которого в корпусе имеется окошко, через которое может освещаться база. УГО фототранзистора – транзистор с 2-мя стрелками, направленными к нему.

Светодиоды и фотодиоды нередко употребляются в паре. При всем этом они помещаются в один корпус таким образом, чтоб светочувствительная площадка фотодиода размещалась напротив излучающей площадки светодиода. Полупроводниковые приборы, использующие пары «светодиод – фотодиод», именуются оптронами (рис. 3).

Рис. 3. Оптрон: 1 – светодиод, 2 – фотодиод

Входные и выходные цепи в таких устройствах оказываются электрически никак не связанными, так как передача сигнала осуществляется через оптическое излучение.

Фототранзистор — Википедия

Ein Foto- bzw. Фототранзистор ist ein Bipolartransistor mit pnpoder npn-Schichtenfolge, dessen pn-Übergang der Basis-Kollektor-Sperrschicht einer externen Lichtquelle zugänglich ist. Er ähnelt somit einer Photodiode mit angeschlossenem Verstärkertransistor.

Eine Photodiode besteht aus einem großen Volumen aus idealerweise undotiertem Halbleitermaterial. Photonen erzeugen dort Elektronen-Loch Paare, welche von einem äußeren elektrischen Feld auseinandergezogen werden.Bei einem Phototransistor verlässt eine Ladungsträgerart auf der Licht-zugewandten Seite das Halbleitermaterial und wird über ein Metall abgeleitet. Die Dotierung sorgt dafür, dass das Metall keine Ladungsträger injizieren kann und dass die erzeugten Ladungsträger seitlich abgesaugt werden können. Auf der lichtabgewandten Seite verzichtet man quasi auf das Metall zwischen Photodiode und Verstärkertransistor. Vielmehr wandern die Ladungsträger direkt vom undotierten Bereich in einen dotierten Bereich, der daneben als Basis eines Transistors dient.Der Emitter ist durch die Basis von der Diode getrennt, aber auch der Kollektor könnte prinzipiell als Mantel um die Diode herum angeordnet sein, je nach Dimensionierung. Jedenfalls erzeugt ein Lichtimpuls zuerst einen Spannungspuls durch die direkt erzeugten Ladungsträger (durch den Feldeffekt noch bevor sie einen Rand erreichen) und danach einen Puls der gesammelten Ladungsträger an derder hinte.

Die Ansteuerung des Transistors wird mittels des über den Lichteinfall erzeugten Sperrstromes durch diese Sperrschicht realisiert.

Der erste Phototransistor wurde 1948 von John Northrup Shive in den Bell Laboratories entwickelt. ^[1] Erste Anwendungen von Fototransistoren lagen im Jahr 1950 bei dem Routing von Telefongesprächen in automatischen Vermittlungsstellen, wo Fototransistoren zum optischen Auslesen der Steuerinformation aus Lochkarten genutzt wurden. ^[2]

Die lichtempfindliche Fotodiode liegt schaltungstechnisch parallel zu den Kollektor-Basis-Anschlüssen des Transistors. Licht, das durch das klare Gehäuse direkt oder durch eine Linse im ansonsten geschlossenen Gehäuse auftrifft, lässt durch den inneren photoelektrischen Effekt einen geringen Photostrom fließen, der im Transistor um den Stromverstärstärkungs. Der Stromverstärkungsfaktor liegt im Bereich je nach Typ in der Größenordnung von 100 до 1000, womit der Kollektorstrom um diesen Faktor größer ist als der Fotostrom einer Fotodiode.

Fototransistoren haben meist nur zwei herausgeführte Anschlüsse — den Kollektor und den Emitter. Es gibt jedoch auch Ausführungen mit herausgeführtem Basis-Anschluss — z. B. zum Regeln des Arbeitspunktes. Bleibt die Basis unbeschaltet, dauert es relativ lange, bis die Basis-Emitter-Zone frei von Ladungsträgern wird. Daher resultiert u. а. das langsame Ausschaltverhalten des Fototransistors. Zusätzlich verringert der Millereffekt die Reaktionsgeschwindigkeit bei schnellen Helligkeitsänderungen.Wird eine hohe Grenzfrequenz gefordert, müssen Photodiode und Transistorfunktion getrennt werden.

Fototransistoren sind wesentlich empfindlicher als Photodioden, da sie gleichzeitig als Verstärker wirken. Anwendung finden sie beim Detektieren von oder Übertragungen via Licht, zum Beispiel Lichtschranken, Dämmerungsschalter, Optokoppler. In den Empfangseinheiten von Fernbedienungen werden jedoch Photodioden eingesetzt, da Fototransistoren für diese Anwendung zu langsam sind. Bei diesen, wie auch bei Lichtschranken und Optokopplern, wird nicht mit sichtbarem Licht gearbeitet, sondern mit Infrarot.

Die Wellenlänge der maximalen Empfindlichkeit eines Silizium-Фототранзисторы длиной 850 нм (Nahes Infrarot) и fällt hin zu kürzeren Wellenlängen (sichtbares Licht, Ultraviolett) ab. Die Empfindlichkeit des Typs BP103 (Metallgehäuse, siehe Bilder) должен соответствовать ширине 420 нм и 10% от длины волны 850 нм.

Der Empfangswellenlängen-Bereich wird hin zu größeren Wellenlängen durch die Energie der Bandkante von Silizium bei etwa 1100 nm begin und endet dort (Rotgrenze).

Die hinsichtlich Produktionsvolumen häufigsten Fototransistoren werden — ähnlich wie Leuchtdioden — lediglich in transparent Kunststoff verkapselt. Meist werden mit dem Planar-Epitaxie-Verfahren hergestellte npn-Transistoren verwendet. Der Chip ist dabei auf das Kollektor-Anschlussbein gebondet und besitzt lediglich einen per Drahtbonden realisierten Emitteranschluss. Der Basisanschluss ist normalerweise nicht herausgeführt. Das Gehäusematerial kann als Linse ausgebildet sein. Die bedrahteten Bauteile können vertikal oder zur Seite «schauen».

Fototransistoren für hochwertigere Anwendungen werden in Metallgehäusen mit Fenster oder (Kunststoff-) Linse verkapselt. Sie besitzen oft einen herausgeführten Basisanschluss.

Фототранзистор в Optokopplern sind lichtundurchlässig verkapselt und besitzen zur Sendediode hin einen transparent, часто außen verspiegelten Kunststoffkörper.

• Экберт Геринг, Клаус Бресслер, Юрген Гутекунст: Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler; mit 119 Tabellen. 5. Auflage. Springer, Берлин 2005 г., ISBN 3-540-24309-7.

1. ↑ Майкл Риордан, Лилиан Ходдесон: Кристальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационной эпохи . ISBN 978-0-393-31851-7.
2. ↑ Bell Laboratories RECORD (Hrsg.): Фототранзистор . 1950 (онлайн).

Что такое фототранзистор? — Работа, преимущества и применение

Определение: Фототранзисторы напоминают обычный транзистор, за исключением того факта, что в случае фототранзистора клемма базы отсутствует.Фототранзисторы преобразуют падающий свет в фототок. Вместо обеспечения тока базы для запуска транзистора световые лучи используются для освещения области базы.

Базовая клемма изготовлена ​​из материала, который показывает чувствительность к свету. Символ схемы фототранзистора аналогичен условному обозначению обычного транзистора, но вывод базы может быть опущен. Две стрелки, указывающие на фототранзистор, указывают на то, что фототранзистор срабатывает падающим на него светом.

Условное обозначение фототранзистора показано на схеме ниже.

Конструкция фототранзистора

Фототранзисторы производятся так же, как и обычные транзисторы, с той лишь разницей, что площадь базы и коллектора у фототранзисторов довольно велика по сравнению с обычным транзистором. Это связано с тем, что чем больше света падает на фототранзистор, тем больший ток он генерирует.

Коллектор и базовая область сформированы методами ионной имплантации и диффузии. Транзистор, который использовался ранее, был изготовлен из полупроводникового материала, такого как германий и кремний, и полученная структура становится однородным материалом, состоящим из кремния или германия.

Напротив, в настоящее время фототранзисторы состоят из материалов Группы III и Группы V, таких как GaAs (арсенид галлия), таким образом, что галлий и арсенид, каждый из них, используются по обе стороны от транзистора.Полученная структура приобретает неоднородный характер. Этот тип структуры широко используется, поскольку эффективность преобразования увеличивается в несколько раз по сравнению с эффективностью преобразования однородного транзистора.

Работа фототранзистора

Выходной сигнал фототранзистора снимается с вывода эмиттера, и световые лучи проходят через базовую область. Величина фототока, создаваемого фототранзистором, зависит от силы света, падающего на транзистор.

Это может быть три терминала или два терминала, мы можем опустить базу в соответствии с нашим требованием. Фототранзистор может работать в трех областях: область отсечки, активная область и область насыщения. Область отсечки и область насыщения могут использоваться для работы транзистора в качестве переключателя.

Активная область используется для генерации тока. Ток, генерируемый фототранзистором, зависит от нескольких факторов, помимо силы света, таких как

1. Коэффициент усиления постоянного тока транзистора: Чем выше коэффициент усиления постоянного тока транзистора, тем выше будет сила генерируемого фототока.
2. Постоянная времени: Время отклика транзистора также влияет на эффективность фототранзистора по генерации фототока.
3. Светочувствительность: Светочувствительность можно определить по соотношению между фотоэлектрическим током и падающим световым потоком.
4. Площадь перехода коллектор-база: Площадь перехода коллектор-база имеет решающее значение для генерации фототока. Чем выше площадь перехода коллектор-база, тем выше будет величина фототока, создаваемого фототранзистором.
5. Длина волны падающего света: Длина волны света, падающего на фототранзистор, регулирует количество генерируемого фототока. Чем выше длина волны, тем ниже будет частота.

Выходные характеристики фототранзистора

Выходные характеристики фототранзистора можно понять с помощью схемы ниже. Он показывает изменение тока коллектора в зависимости от изменения напряжения эмиттер-коллектор.

Преимущества фототранзистора

1. Более высокий КПД по сравнению с фотодиодом: КПД фототранзистора выше, чем у фотодиода. Это связано с тем, что коэффициент усиления по току в случае фототранзистора больше, чем у фотодиода, таким образом, даже если количество света, падающего на оба, одинаковое, фототранзистор будет генерировать больше фототока, чем фотодиод.
2. Более быстрый отклик: Время отклика фототранзистора больше, чем у фотодиода, это дает преимущество использования фототранзистора в нашей схеме.
3. Меньше шумовых помех: Главный недостаток фотодиодов, особенно лавинных фотодиодов, заключается в том, что они не защищены от шумовых помех. Напротив, фототранзисторы невосприимчивы к шумовым помехам.
4. Экономичность: Фототранзистор дешевле, чем другие светочувствительные устройства, поэтому использование фототранзисторов в светочувствительных устройствах является экономичным.
5. Менее сложный: Конструкция фототранзисторов проста и менее сложна по сравнению с LDR и фотодиодами.

Недостатки фототранзисторов

1. Влияние электромагнитной энергии: Эффективность фототранзисторов снижается, когда электромагнитное поле вмешивается в рабочую зону. Это приводит к низкой эффективности преобразования фототранзисторов.
2. Низкая производительность на высокой частоте: Из-за большой площади области коллектор-база увеличивается емкость. Из-за этого он не может эффективно преобразовывать свет в фототок в более высоких частотных диапазонах.
3. Электрические шипы: Чаще возникают в фототранзисторах, чем в фотодиодах.

Применение фототранзисторов

1. Системы подсчета: Фототранзисторы обычно используются в системах подсчета. Поскольку это устройство работает с помощью падающего света, его очень легко использовать в вычислительной системе, так как нам не нужно беспокоиться об источнике питания.
2. Обнаружение энкодера и обнаружение объекта: Фототранзисторы могут использоваться для обнаружения объекта или для кодирования.
3. Принтеры и пульты оптического управления: Благодаря высокой эффективности преобразования света в ток он обычно используется в оптических устройствах, таких как пульты дистанционного управления, принтеры и т. Д.
4. Детектор света: Самым важным применением фототранзистора является его использование в качестве детектора света. Это потому, что он может обнаруживать даже небольшое количество света, потому что он очень эффективен.
5. Индикация уровня и реле: Фототранзисторы также используются для индикации уровня в различных системах.Они также играют жизненно важную роль в реле и перфокартах.

Фототранзисторы являются важнейшим устройством оптоэлектроники, они также используются в оптических волокнах. Из-за ряда преимуществ перед фотодиодами он более предпочтителен перед фотодиодами.

»Электроника

используются во многих различных приложениях, и используемые схемы, как правило, представляют собой общий эмиттер или общий коллектор.

Фототранзистор Включает:
Основы фототранзистора Приложения и схемы Фотодарлингтон Оптопара / оптоизолятор

Фототранзисторы являются идеальными фотодетекторами и могут использоваться во множестве различных приложений.Фототранзисторные схемы обычно относительно просты, особенно детектор требуется только для обнаружения наличия или отсутствия определенного источника света.

Применение фототранзисторов

Фототранзисторы находят применение во многих областях, благодаря простоте использования и их применения.

• Оптоизоляторы — здесь фототранзистор используется в качестве датчика света, излучатель света расположен относительно близко, но с другим потенциалом.Физический зазор между излучателем света и детектором обеспечивает значительную степень электрической изоляции.
• Определение положения — в этом приложении оптоизолятор может использоваться для определения положения движущегося элемента, часто движущийся элемент имеет свет или прерывает луч света, который обнаруживает фототранзистор.
• Системы безопасности — фототранзистор можно использовать по-разному в системах безопасности, часто обнаруживая, присутствует ли луч света или был нарушен злоумышленником.
• Счетчики монет — фототранзистор можно использовать в монетах и ​​других приложениях для счета. Луч света прерывается каждый раз, когда монета или другой предмет проходит через заданную точку. Количество раз, когда луч прерывается, равно количеству монет или предметов, которые нужно пересчитать.
• Многое другое. . .

Фототранзистор можно использовать в различных схемах и разными способами в зависимости от области применения. Фототранзистор является недорогим устройством, он широко используется в электронных схемах, а также прост в установке.

Конфигурация схем фототранзисторов

Фототранзистор можно использовать в различных схемах. Как и более обычные транзисторы, фототранзистор можно использовать в схемах с общим эмиттером и общим коллектором. Цепи с общей базой обычно не используются, потому что базовое соединение часто остается плавающим внутри и может быть недоступно. Если требуется подключение к базе, то необходимо купить фототранзистор с возможностью подключения базы.

Выбор конфигурации схемы фототранзистора с общим эмиттером или общим коллектором зависит от требований к схеме. Две конфигурации схемы фототранзистора имеют немного разные рабочие характеристики, и они могут определять используемую схему.

Схема фототранзистора с общим эмиттером

Конфигурация схемы фототранзистора с общим эмиттером, вероятно, является наиболее широко используемой, как и ее более обычная схема на прямом транзисторе.На коллектор подается напряжение питания через нагрузочный резистор коллектора, а на выходе снимается соединение коллектора на фототранзисторе. Схема генерирует выходной сигнал, который переходит из состояния высокого напряжения в состояние низкого напряжения при обнаружении света.

Схема фактически действует как усилитель. Ток, создаваемый светом, влияет на базовую область. Это обычно усиливается за счет усиления тока транзистора.

Схема фототранзистора с общим коллектором

Схема фототранзистора с общим коллектором или эмиттерным повторителем имеет фактически ту же топологию, что и обычная схема транзистора с общим эмиттером — эмиттер заземляется через нагрузочный резистор, а выход для схемы берется из эмиттерного соединения устройства. .

Схема генерирует выходной сигнал, который переходит из низкого состояния в высокое при обнаружении света.

Работа схемы фототранзистора

Схемы фототранзистора могут использоваться в одном из двух основных режимов работы. Их называют активным или линейным режимом и режимом переключения.

Работа в «линейном» или активном режиме обеспечивает реакцию, которая очень широко пропорциональна световому раздражителю. В действительности фототранзистор не дает особенно линейного выхода входному стимулу, и именно по этой причине этот режим работы более правильно назвать активным режимом.

Работа схемы фототранзистора в режиме переключения более широко используется ввиду нелинейного отклика фототранзистора на свет. Когда света мало или нет, в транзисторе практически не течет ток, и можно сказать, что он находится в выключенном состоянии. Однако по мере увеличения уровня света начинает течь ток. В конце концов достигается точка, в которой фототранзистор становится насыщенным и уровень тока не может увеличиваться. В этой ситуации говорят, что фототранзистор насыщен.Таким образом, режим переключения имеет два уровня: — «включено» и «выключено», как в цифровой или логической системе. Этот тип режима фототранзистора полезен для обнаружения объектов, отправки данных или считывания кодеров и т. Д.

В большинстве схем, не использующих базовое соединение (даже если оно имеется), единственный способ изменить режим работы схемы — это изменить значение резистора нагрузки. Это устанавливается путем оценки максимального тока, ожидаемого от встречающихся уровней освещенности.

Используя это предположение, можно использовать следующие уравнения:

Режим переключения: VCC

Где:
R _L = нагрузочный резистор (т.е.е. Rc или Re на диаграммах выше).
I _C = максимальный ожидаемый ток.
В _CC = напряжение питания.

Использование базового соединения в схемах фототранзисторов

На некоторых фототранзисторах доступно базовое подключение. Доступ к базовому соединению позволяет более точно настроить условия схемы фототранзистора для некоторых приложений.

Высокие значения базового резистора R _b не позволяют низким уровням света повышать уровни тока в цепи коллектор-эмиттер и, таким образом, обеспечивая более надежный цифровой выход.Все остальные аспекты функции схемы остаются прежними.

Основные концепции схем на фототранзисторах довольно просты. Обычно для них требуется небольшая конструкция, хотя может потребоваться некоторая оптимизация, чтобы минимизировать остаточный ток, а в коммутационных приложениях — небольшой ток «выключения». Однако схемы обычно надежны и могут быть легко спроектированы.

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Что такое фототранзистор? — Определение, символ, конструкция, работа и их сравнение с фотодиодом

Определение : Фототранзистор представляет собой трехслойное полупроводниковое устройство, которое имеет светочувствительную базовую область. База воспринимает свет и преобразует его в ток, протекающий между коллектором и эмиттером.

Конструкция фототранзистора аналогична конструкции обычного транзистора, за исключением вывода базы.В фототранзисторе базовый вывод не предусмотрен, и вместо базового тока на вход берется световая энергия.

Символ фототранзистора

Символ фототранзистора аналогичен символу обычного транзистора. Единственное отличие состоит в том, что две стрелки показывают свет, падающий на основание фототранзистора.

Принцип фототранзистора

Предположим, что в обычном транзисторе используется открытая клеммная база.Ток утечки базы коллектора действует как базовый ток I _CBO .

I _C = βI _B + (1 + B) I _CBO

Поскольку базовый ток I _B = 0, действует как разомкнутая цепь. И становится коллекторный ток.

I _C = (1 + B) I _CBO

Вышеприведенные уравнения показывают, что ток коллектора прямо пропорционален току утечки базы, то есть I _C увеличивается с увеличением области базы коллектора.

Работа фототранзистора

Фототранзистор изготовлен из полупроводникового материала. Когда свет падает на материал, свободные электроны / дырки полупроводникового материала вызывают ток, который течет в базовой области. База фототранзистора будет использоваться только для смещения транзистора. В случае транзистора NPN коллектор сделан положительным относительно эмиттера, а в PNP коллектор остается отрицательным.

Свет попадает в базовую область фототранзистора, образуя электронно-дырочные пары.Генерация электронно-дырочных пар в основном происходит при обратном смещении. Движение электронов под действием электрического поля вызывает ток в базовой области. Базовый ток инжектировал электроны в область эмиттера. Главный недостаток фототранзисторов — низкочастотный отклик.

Конструкция фототранзистора

Фототранзистор по конструкции очень похож на обычный транзистор. Ранее для изготовления фототранзистора использовались германий и кремний.На поверхности перехода коллектор-база сделано небольшое отверстие для размещения линзы. Линза фокусирует свет на поверхности.

В настоящее время транзистор изготовлен из очень легкого эффективного материала (например, галлия и арсенидов). Переход эмиттер-база поддерживается в прямом смещении, а переход коллектор-база — в обратном.

Когда свет не падает на поверхность транзистора, на транзисторе индуцируется небольшой обратный ток насыщения. Обратный ток насыщения индуцируется из-за небольшого количества неосновных носителей заряда.Световая энергия падает на переход коллектор-база и генерирует основной носитель заряда, который добавляет ток к обратному току насыщения. График ниже показывает, как величина тока увеличивается вместе с интенсивностью света.

Фототранзистор широко используется в электронных устройствах, таких как детекторы дыма, инфракрасный приемник, проигрыватели компакт-дисков, лазеры и т. Д. Для восприятия света.

Фотодиод против фототранзистора

И фотодиод, и фототранзистор преобразуют световую энергию в электрическую.Но фототранзистор в основном предпочтительнее фотодиода из-за их следующих преимуществ.

• Коэффициент усиления по току в фототранзисторе больше, чем в фототранзисторе, даже если на него падает такое же количество света.
• Чувствительность фототранзистора выше, чем у фотодиода.
• Фотодиод можно преобразовать в фототранзистор, удалив его выводы эмиттера.

Время отклика фотодиода намного больше, чем фототранзистора.Выходной ток фотодиода выражается в микроамперах, и он может включаться или выключаться за наносекунды. В то время как время отклика фототранзистора составляет микросекунды, и он обеспечивает ток в миллиамперах.

Photodarlington

В фотодарлингтоне два транзистора соединены друг с другом через базу, показанную на рисунке ниже. В такой схеме фототранзистор индуцирует гораздо более высокую мощность, т.е. их чувствительность возрастает.

Транзистор фотодарлингтона имеет большое время переключения.Устройства используются в интегральном усилителе и в усилителе светочувствительных тиристоров и т. Д.

Разница между фотодиодом и фототранзистором (со сравнительной таблицей)

Одно из основных различий между фотодиодом и фототранзистором состоит в том, что в фотодиоде используется диод с PN-переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток, тогда как фототранзистор использует обычный транзистор. (Транзистор NPN) для преобразования света в ток.Некоторые другие различия между фотодиодом и фототранзистором показаны в сравнительной таблице.

И фотодиод, и фототранзистор работают по принципу внутреннего фотоэлектрического эффекта. В фотодиоде используется обычный диод с PN переходом, который имеет два вывода, а именно катод и анод. А в фототранзисторе используется обычный транзистор. Единственная разница между транзистором и фототранзистором заключается в том, что у фототранзистора нет клеммы базы. Базовая сторона фототранзистора улавливает свет от источника.

Содержание: Фотодиод против фототранзистора

1. Таблица сравнения
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Таблица сравнения

Определение фотодиода

Фотодиод — это полупроводниковый диод, который преобразует свет в электрический ток.Этот тип диода еще называют фотодетектором или датчиком света. Он работает как с обратным, так и с прямым смещением. Небольшой ток утечки течет в обратном направлении, даже если на него не падает свет. Сила тока в диоде прямо пропорциональна интенсивности поглощаемого им света.

Фотодиод используется в коммутирующих цепях и в электронных устройствах, таких как детектор дыма, проигрыватели компакт-дисков, в люксметре и т. Д. Принципиальная схема фотодиода показана на рисунке ниже.Стрелка показывает положительный вывод фотодиода, а база показывает отрицательный вывод диода.

Работа фотодиода зависит от силы попадания на него света. Свет, падающий на диод, уменьшает ширину их обедненной области, и, следовательно, электроны и дырка начинают перемещаться по этой области. Электрон движется к катоду, а дырка — к аноду. Из-за этого в нем индуцируется ток.

Определение фототранзистора

Фототранзистор представляет собой полупроводниковое устройство с двумя или тремя выводами, которое преобразует энергию света в электрический ток или напряжение.Это транзистор особой конструкции со светочувствительной базой. Когда свет падает на базу NPN-транзистора, возникает ток базы. Величина тока зависит от силы падающего на него света. Фототранзистор усиливает входной свет, а выходной ток получается от коллектора транзистора.

Условное обозначение схемы фототранзистора показано на рисунке ниже. Стрелка показывает световую энергию, падающую на их базовую поверхность.

Фототранзистор заключен внутри непрозрачного контейнера, так что световые частицы или фотоны легко достигаются на их поверхности. Коллекторная область фототранзистора велика по сравнению с обычным транзистором, потому что она сделана из тяжелого диффузного полупроводникового материала.

Когда база фототранзистора поглощает свет, они высвобождают электронно-дырочные пары. Из-за этой дырочной пары обедненный слой диода уменьшается, и электрон начинает перемещаться от эмиттера в область коллектора.При небольшом количестве световой энергии транзистор усиливает большой ток коллектора.

Ключевые различия между фотодиодом и фототранзистором

1. Фотодиод — это полупроводниковое устройство, которое преобразует энергию света в электрический ток. Тогда как фототранзистор использует транзистор для преобразования световой энергии в электрический ток.
2. Фототранзистор генерирует ток, тогда как фотодиод вырабатывает как напряжение, так и ток.
3. Реакция фотодиода намного быстрее, чем у фототранзистора.
4. Фотодиод менее чувствителен по сравнению с фототранзистором, потому что фототранзистор производит большой выходной ток.