فتوترانزیستور چیست

فوتوترانزیستور چیست؟

تعریف فوتوترانزیستور

فوتوترانزیستور به عنوان یک دستگاه نیمه‌رسانا با منطقه پایه حساس به نور، طراحی شده است که به طور خاص برای تشخیص و تقویت سیگنال‌های نوری استفاده می‌شود.

فوتوترانزیستورها دستگاه‌های نیمه‌رسانا با سه پین (ابزار، پایه و جامع) یا دو پین (ابزار و جامع) هستند و دارای منطقه پایه حساس به نور می‌باشند. در حالی که تمام ترانزیستورها تا حدودی حساس به نور هستند، فوتوترانزیستورها به طور خاص برای تشخیص نور بهینه شده‌اند. آنها با استفاده از روش‌های پخش یا گذار یونی ساخته می‌شوند و دارای مناطق جامع و پایه بزرگتری نسبت به ترانزیستورهای معمولی هستند. فوتوترانزیستورها می‌توانند ساختار هموجونکشنی داشته باشند که از یک ماده مانند سیلیکون ساخته شده‌اند یا ساختار هتروجونکشنی که از مواد مختلف ساخته شده‌اند.

در مورد فوتوترانزیستورهای هموجونکشنی، کل دستگاه از یک نوع ماده مانند سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته شده است. اما برای افزایش کارایی، فوتوترانزیستورها می‌توانند از مواد غیرهمسان (مواد گروه III-V مانند GaAs) در دو طرف گره pn ساخته شوند که منجر به دستگاه‌های هتروجونکشنی می‌شود. با این حال، دستگاه‌های هموجونکشنی بیشتر از دستگاه‌های هتروجونکشنی استفاده می‌شوند زیرا ارزان‌تر هستند.

نماد مداری فوتوترانزیستورهای npn نشان داده شده در شکل 2 شامل یک ترانزیستور با دو پیکان به سمت پایه است که حساسیت به نور را نشان می‌دهد. برای فوتوترانزیستورهای pnp، نماد مشابه است اما پیکان در ابزار به داخل اشاره می‌کند نه به بیرون.

اصول کاری

فوتوترانزیستورها با جایگزینی جریان پایه با شدت نور کار می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد در کاربردهای سوئیچینگ و تقویت عمل کنند.

نوع‌های پیکربندی

فوتوترانزیستورها می‌توانند در پیکربندی‌های مشترک جامع یا مشترک ابزار تنظیم شوند، مشابه ترانزیستورهای معمولی.

فاکتورهای خروجی

خروجی یک فوتوترانزیستور به طول موج نور وارد شده، مساحت گره جامع-پایه و ضریب جریان مستقیم ترانزیستور بستگی دارد.

مزایای فوتوترانزیستور

مزایای فوتوترانزیستورها عبارتند از:

• ساده، فشرده و کم‌هزینه.

• جریان بالاتر، تقویت بیشتر و زمان پاسخ سریع‌تر نسبت به فوتودیودها.

• نتیجه خروجی ولتاژ می‌دهد نه مقاومت مانند فوتورزیستانس‌ها.

• حساس به محدوده گسترده‌ای از طول‌موج‌ها از فرابنفش (UV) تا فروسرخ (IR) از طریق تابش مرئی.

• حساس به تعداد زیادی منبع شامل لامپ‌های روشنایی، لامپ‌های فلورسنت، لامپ‌های نئون، لیزرها، شعله‌ها و نور خورشید.

• بسیار قابل اعتماد و پایدار در طول زمان.

• کم‌صدا نسبت به فوتودیودهای آواتار.

• در انواع مختلف بسته‌بندی موجود است از جمله پوشش اپوکسی، قالب‌گیری انتقالی و نصب سطحی.

معایب فوتوترانزیستور

معایب فوتوترانزیستورها عبارتند از:

• نمی‌تواند ولتاژهای بالا را در صورت ساخته شدن از سیلیکون تحمل کند.

• آسیب‌پذیر به اسپایک‌ها و افزایش‌های الکتریکی.

• تأثیرپذیر از انرژی الکترومغناطیسی.

• اجازه راحت جریان الکترون‌ها را مانند لامپ‌های الکترونی نمی‌دهد.

• پاسخ فرکانس بالا ضعیف است به دلیل ظرفیت بزرگ بین پایه و جامع.

• نمی‌تواند سطوح پایین نور را بهتر از فوتودیودها تشخیص دهد.

کاربردها

• تشخیص اشیا

• حسگر کدنگار

• سیستم‌های کنترل الکتریکی خودکار مانند حسگرهای نور

• سیستم‌های امنیتی

• خواننده‌های کارت‌های سوراخی

• رله‌ها

• مدارهای منطقی کامپیوتر

• سیستم‌های شمارش

• حسگرهای دود