Cosa sono i fototransistori?
Cos'è un fototransistore?
Definizione di fototransistore
Un fototransistore è definito come un dispositivo a semiconduttore con una regione base sensibile alla luce, progettato specificamente per rilevare e amplificare i segnali luminosi.
I fototransistori sono dispositivi a semiconduttore con tre terminali (emettitore, base e collettore) o due terminali (emettitore e collettore) e hanno una regione base sensibile alla luce. Sebbene tutti i transistor siano in qualche misura sensibili alla luce, i fototransistori sono ottimizzati specificamente per il rilevamento della luce. Sono realizzati utilizzando tecniche di diffusione o di impianto ionico e hanno regioni collettore e base più grandi rispetto ai transistor normali. I fototransistori possono avere una struttura omogena, fatta di un solo materiale come il silicio, o una struttura eterogena, fatta di materiali diversi.
Nel caso dei fototransistori omogenei, l'intero dispositivo sarà fatto di un singolo tipo di materiale; sia silicio che germanio. Tuttavia, per aumentarne l'efficienza, i fototransistori possono essere realizzati con materiali non identici (materiali del Gruppo III-V come GaAs) su entrambi i lati della giunzione pn, portando a dispositivi eterogenei. Tuttavia, i dispositivi omogenei vengono utilizzati più spesso rispetto ai dispositivi eterogenei in quanto sono economici.
Il simbolo circuitale per i fototransistori npn, mostrato nella Figura 2, include un transistore con due frecce puntanti verso la base, indicando la sensibilità alla luce. Per i fototransistori pnp, il simbolo è simile, ma la freccia all'emettitore punta verso l'interno invece che verso l'esterno.
Principio di funzionamento
I fototransistori funzionano sostituendo la corrente di base con l'intensità luminosa, consentendo loro di operare in applicazioni di commutazione e amplificazione.
Tipi di configurazione
I fototransistori possono essere configurati in configurazioni a collettore comune o a emettitore comune, similmente ai transistor normali.
Fattori di uscita
L'uscita di un fototransistore dipende dalla lunghezza d'onda della luce incidente, dall'area della giunzione collettore-base e dal guadagno di corrente continua del transistor.
Vantaggi del fototransistore
I vantaggi dei fototransistori includono:
Semplici, compatti e meno costosi.
Corrente più alta, guadagno maggiore e tempi di risposta più rapidi rispetto ai fotodiodi.
Producono tensione di uscita a differenza dei fotoresistori.
Sensibili a un ampio range di lunghezze d'onda, da ultravioletto (UV) a infrarosso (IR), passando per la radiazione visibile.
Sensibili a numerose fonti, incluse lampade a incandescenza, lampade fluorescenti, lampade al neon, laser, fiamme e luce solare.
Altamente affidabili e stabili nel tempo.
Meno rumorosi rispetto ai fotodiodi ad avalanch.
Disponibili in una vasta gamma di tipi di contenitori, inclusi rivestiti di resina epoxidica, a stampaggio a trasferimento e a montaggio superficiale.
Svantaggi del fototransistore
Gli svantaggi dei fototransistori includono:
Non possono gestire alte tensioni se realizzati in silicio.
Soggetti a picchi elettrici e sovratensioni.
Influenzati dall'energia elettromagnetica.
Non permettono il facile flusso degli elettroni come le valvole elettroniche.
Risposta a frequenze elevate scarsa a causa di una grande capacità tra base e collettore.
Non riescono a rilevare livelli bassi di luce meglio dei fotodiodi.
Applicazioni
Rilevamento di oggetti
Sensore di encoder
Sistemi di controllo elettrico automatici, come nei rilevatori di luce
Sistemi di sicurezza
Lettori di schede perforate
Relay
Circuiti logici per computer
Sistemi di conteggio
Rilevatori di fumo
