Τι είναι Φωτοτρανζίστορες;

Τι είναι ένα φωτοτρανζίστορ;

Ορισμός του φωτοτρανζίστορ

Ένα φωτοτρανζίστορ ορίζεται ως ηλεκτρονικό συστηματικό στοιχείο με φωτεινή ευαισθητή περιοχή βάσης, σχεδιασμένο ειδικά για την ανίχνευση και την ενίσχυση φωτεινών σημάτων.

Τα φωτοτρανζίστορ είναι ηλεκτρονικά συστηματικά στοιχεία με τρία ή δύο πόλους (εξαγωγέα, βάση και συλλέκτης) και έχουν φωτεινή ευαισθητή περιοχή βάσης. Παρόλο που όλα τα τρανζίστορ είναι κάπως ευαίσθητα στο φως, τα φωτοτρανζίστορ είναι ειδικά βελτιωμένα για την ανίχνευση φωτός. Κατασκευάζονται με τεχνικές διάχυσης ή ενσωμάτωσης ιόντων και έχουν μεγαλύτερες περιοχές συλλέκτη και βάσης από τα κανονικά τρανζίστορ. Τα φωτοτρανζίστορ μπορεί να έχουν δομή homojunction, κατασκευασμένη από ένα υλικό όπως το πυρίτιο, ή δομή heterojunction, κατασκευασμένη από διαφορετικά υλικά.

Στην περίπτωση των homojunction φωτοτρανζίστορ, το σύνολο του συστήματος θα είναι κατασκευασμένο από ένα είδος υλικού, είτε πυρίτιο είτε γερμανίου. Ωστόσο, για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητά τους, τα φωτοτρανζίστορ μπορούν να κατασκευαστούν από μη ομοιογενή υλικά (υλικά ομάδας III-V όπως GaAs) στις δύο πλευρές της pn συνδέσης, οδηγώντας σε heterojunction συστήματα. Ωστόσο, τα homojunction συστήματα χρησιμοποιούνται πιο συχνά σε σύγκριση με τα heterojunction συστήματα, καθώς είναι οικονομικότερα.

Το σύμβολο πίνακα για npn φωτοτρανζίστορ, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, περιλαμβάνει ένα τρανζίστορ με δύο βέλη που δείχνουν προς τη βάση, δείχνοντας φωτεινή ευαισθητότητα. Για pnp φωτοτρανζίστορ, το σύμβολο είναι παρόμοιο, αλλά το βέλος στον εξαγωγέα δείχνει προς τα μέσα αντί για τα έξω.

Μέθοδος Λειτουργίας

Τα φωτοτρανζίστορ λειτουργούν αντικαθιστώντας την ροή τροφοδοσίας της βάσης με την ένταση φωτός, επιτρέποντάς τους να λειτουργούν σε εφαρμογές στροφής και ενίσχυσης.

Τύποι Διάταξης

Τα φωτοτρανζίστορ μπορούν να εγκατασταθούν σε διάταξη κοινού συλλέκτη ή κοινού εξαγωγέα, όπως και τα κανονικά τρανζίστορ.

Παράγοντες Εξόδου

Η εξόδος ενός φωτοτρανζίστορ εξαρτάται από το μήκος κύματος του εισερχόμενου φωτός, την επιφάνεια της συνδέσης συλλέκτη-βάσης και την DC ροή τροφοδοσίας του τρανζίστορ.

Πλεονεκτήματα του Φωτοτρανζίστορ

Τα πλεονεκτήματα των φωτοτρανζίστορ περιλαμβάνουν:

• Απλά, κομψά και φθηνότερα.

• Υψηλότερη ροή, υψηλότερη ενίσχυση και γρηγορότερες αποκρίσεις σε σύγκριση με τα φωτοδιόδια.

• Αποτέλεσμα εξόδου σε τάση, σε αντίθεση με τα φωτοαντίστατα.

• Ευαισθησία σε ευρύ φάσμα μήκων κύματος, από το υπεριώδες (UV) ως το υπέρυφες (IR), μέσω της ορατής ακτινοβολίας.

• Ευαισθησία σε μεγάλο αριθμό πηγών, συμπεριλαμβανομένων των λαμπτήρων σφαίρας, των φωτεινών, των νεον, των λέιζερ, των φλογών και του ήλιου.

• Υψηλή αξιοπιστία και χρονική σταθερότητα.

• Λιγότερη θόρυβος σε σύγκριση με τα αναστατωτικά φωτοδιόδια.

• Διαθέσιμα σε πολλά είδη πακέτων, συμπεριλαμβανομένων των εποξυδικών, των μεταφερόμενων και των επιφανειακών.

Μειονεκτήματα του Φωτοτρανζίστορ

Τα μειονεκτήματα των φωτοτρανζίστορ περιλαμβάνουν:

• Δεν μπορούν να αντέξουν υψηλές τάσεις αν κατασκευαστούν από πυρίτιο.

• Ευάλωτα σε ηλεκτρικές κορυφές και σημαντικές αυξήσεις.

• Επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητική ενέργεια.

• Δεν επιτρέπουν την εύκολη ροή ηλεκτρονίων, σε αντίθεση με τα ηλεκτρονικά σωλήνια.

• Κακή απόκριση σε υψηλή συχνότητα λόγω της μεγάλης χωρητικότητας βάσης-συλλέκτη.

• Δεν ανιχνεύουν καλύτερα χαμηλά επίπεδα φωτός σε σύγκριση με τα φωτοδιόδια.

Εφαρμογές

• Ανίχνευση αντικειμένων

• Ανίχνευση κωδικοποιητών

• Αυτόματα ηλεκτρικά συστήματα ελέγχου, όπως σε ανιχνευτές φωτός

• Συστήματα ασφάλειας

• Αναγνώστες κάρτες

• Ρελέ

• Λογικά κύκλωματα υπολογιστών

• Συστήματα μέτρησης

• Ανιχνευτές καπνού