Co je fototranzistor?

Co je fototranzistor?

Definice fototranzistoru

Fototranzistor je definován jako polovodičové zařízení s částí základny citlivou na světlo, navržené speciálně pro detekci a zesílení světelných signálů.

Fototranzistory jsou polovodičová zařízení s buď třemi terminály (emitter, základna a kolektor) nebo dvěma terminály (emitter a kolektor) a mají část základny citlivou na světlo. Ačkoli všechny tranzistory jsou nějakým způsobem citlivé na světlo, fototranzistory jsou speciálně optimalizovány pro detekci světla. Vyrábějí se pomocí difúzních nebo iontových implantací a mají větší oblasti kolektoru a základny než běžné tranzistory. Fototranzistory mohou mít homojunkční strukturu, vyrobenou z jednoho materiálu, jako je křemík, nebo heterojunkční strukturu, vyrobenou z různých materiálů.

V případě homojunkčních fototranzistorů bude celé zařízení vyrobeno z jednoho typu materiálu; buď křemíku nebo germania. Pro zvýšení jejich efektivity lze fototranzistory vyrobit z neidentických materiálů (skupina III-V materiálů, jako je GaAs) na obou stranách pn přechodu, což vede k heterojunkčním zařízením. Nicméně, homojunkční zařízení se častěji používají oproti heterojunkčním zařízením, protože jsou ekonomičtější.

Circuitový symbol pro npn fototranzistory, jak ukazuje obrázek 2, obsahuje tranzistor s dvěma šipkami směřujícími k základně, což naznačuje citlivost na světlo. Pro pnp fototranzistory je symbol podobný, ale šipka u emitru směřuje dovnitř místo ven.

Princip fungování

Fototranzistory pracují tak, že nahrazují proud základny intenzitou světla, což jim umožňuje fungovat v aplikacích pro přepínání a zesilování.

Typy konfigurace

Fototranzistory lze nastavit v konfiguraci společného kolektoru nebo společného emitru, podobně jako běžné tranzistory.

Faktory ovlivňující výstup

Výstup fototranzistoru závisí na vlnové délce dopadajícího světla, ploše spojení kolektor-základna a DC zisku proudu tranzistoru.

Výhody fototranzistoru

Výhody fototranzistorů zahrnují:

• Jednoduché, kompaktní a levné.

• Vyšší proud, vyšší zisk a rychlejší odezva ve srovnání s fotodiodami.

• Výsledkem je výstupní napětí, na rozdíl od fotoresistorů.

• Citlivé na široké spektrum vlnových délek, od ultrafialového (UV) po infračervené (IR) záření, včetně viditelného záření.

• Citlivé na velké množství zdrojů, včetně žárovek, fluorescenčních žárovek, neonových žárovek, laserů, plamenů a slunečního světla.

• Velmi spolehlivé a temporálně stabilní.

• Méně šumivé než avalanche fotodiody.

• Dostupné v široké škále typů obalů, včetně epoxidově pokrytých, převodných a povrchově montovaných.

Nevýhody fototranzistoru

Nevýhody fototranzistorů zahrnují:

• Nemohou zpracovávat vysoké napětí, pokud jsou vyrobeny z křemíku.

• Zranitelné vůči elektromagnetickým špičkám a přetížením.

• Ovlivněny elektromagnetickou energií.

• Nepovolují snadný tok elektronů, na rozdíl od elektronových trubic.

• Špatná odpověď vysoké frekvence kvůli velké kapacitě mezi základnou a kolektorem.

• Nedetekují nízké úrovně světla lépe než fotodiody.

Aplikace

• Detekce objektů

• Senzorování enkóderů

• Automatické elektrické řídicí systémy, jako jsou detektory světla

• Bezpečnostní systémy

• Čtečky děrových kart

• Relé

• Logické obvody počítačů

• Počítací systémy

• Detektory kouře