Co to jest fototranzystor?

Co to jest fototranzystor?

Definicja fototranzystora

Fototranzystor definiuje się jako półprzewodnikowy element z czułą na światło strefą podstawową, zaprojektowany specjalnie do wykrywania i wzmacniania sygnałów świetlnych.

Fototranzystory to półprzewodnikowe urządzenia o trzech (emiter, baza, kolektor) lub dwóch (emiter i kolektor) elektrodach, posiadające czułą na światło strefę podstawową. Chociaż wszystkie tranzyatory są w pewnym stopniu czułe na światło, fototranzystory są specjalnie optymalizowane do wykrywania światła. Są produkowane przy użyciu technik dyfuzji lub implantacji jonowej i mają większe strefy kolektorowe i bazowe niż zwykłe tranzyatory. Fototranzystory mogą mieć strukturę homojunkcji, wykonane z jednego materiału, takiego jak krzem, lub heterojunkcji, wykonane z różnych materiałów.

W przypadku fototranzystorów z homojunkcją, całe urządzenie jest wykonane z jednego rodzaju materiału; albo krzemu, albo germanu. Aby zwiększyć ich efektywność, fototranzystory mogą być wykonane z nieidentycznych materiałów (materiały grupy III-V, takie jak GaAs) po obu stronach złącza pn, prowadząc do urządzeń z heterojunkcją. Mimo to, urządzenia z homojunkcją są częściej używane w porównaniu z urządzeniami z heterojunkcją, ponieważ są ekonomiczne.

Symbol obwodowy dla fototranzystorów npn, przedstawiony na Rysunku 2, obejmuje tranzystor z dwiema strzałkami skierowanymi w stronę bazy, co wskazuje na czułość na światło. Dla fototranzystorów pnp symbol jest podobny, ale strzałka na emiterze skierowana jest do środka, a nie na zewnątrz.

Zasada działania

Fototranzystory działają poprzez zastąpienie prądu podstawowego natężeniem światła, co pozwala im działać w aplikacjach przełączania i wzmacniania.

Typy konfiguracji

Fototranzystory mogą być ustawione w konfiguracji ze wspólnym kolektorem lub emiterem, podobnie jak zwykłe tranzystry.

Czynniki wpływające na wyjście

Wyjście fototranzystora zależy od długości fali padającego światła, powierzchni złącza kolektor-baza oraz współczynnika wzmacnienia prądowego DC tranzystra.

Zalety fototranzystora

Zalety fototranzystorów obejmują:

• Proste, kompaktowe i tanie.

• Większy prąd, większy wzrost i szybsze czasy reakcji w porównaniu do fotodiod.

• Generują napięcie wyjściowe, w przeciwieństwie do fotooporników.

• Czułe na szeroki zakres długości fal, od ultrafioletu (UV) do podczerwieni (IR), przez widzialne promieniowanie.

• Czułe na dużą liczbę źródeł, w tym żarówki, lampy fluorescencyjne, neonowe, lasery, płomienie i słońce.

• Bardzo niezawodne i stabilne w czasie.

• Mniej hałaśliwe w porównaniu do fotodiod awaryjnych.

• Dostępne w szerokim zakresie typów opakowań, w tym pokrytych epoksydem, przetworzonych metodą transferu i montowanych na powierzchni.

Wady fototranzystora

Wady fototranzystorów obejmują:

• Nie mogą obsługiwać wysokich napięć, jeśli są wykonane z krzemu.

• Podatne na elektryczne impulsy i skoki napięcia.

• Wpływają na energię elektromagnetyczną.

• Nie pozwalają na łatwy przepływ elektronów, w przeciwieństwie do lamp elektronowych.

• Słabe odpowiedzi na wysokie częstotliwości ze względu na dużą pojemność baza-kolektor.

• Gorsze wykrywanie niskich poziomów światła w porównaniu do fotodiod.

Zastosowania

• Wykrywanie obiektów

• Sensory kodera

• Automatyczne systemy sterowania elektryczne, takie jak detektory światła

• Systemy bezpieczeństwa

• Czytniki kart perforowanych

• Relacje

• Obwody logiczne komputerowe

• Systemy liczące

• Detektory dymu