Kaj je fototranzistor?

Kaj je fototranzistor?

Definicija fototranzistorja

Fototranzistor se definira kot polprevodniški element z osvetljivim baznim območjem, ki je posebej zasnovan za zaznavanje in pospeševanje svetlobnih signalov.

Fototranzistorji so polprevodniški elementi z treh (emiter, baza in kolektor) ali dveh terminali (emiter in kolektor) in imajo osvetljivo bazno območje. Čeprav so vsi tranzistorji v nekem merilu osvetljivi, so fototranzistorji posebej optimizirani za zaznavanje svetlobe. Izdelani so s tehnikami difuzije ali jonosadnje in imajo večja kolektorska in bazna območja od rednih tranzistorjev. Fototranzistorji lahko imajo homojunkcijsko strukturo, izdelano iz enega materiala, kot je silicij, ali heterojunkcijsko strukturo, izdelano iz različnih materialov.

V primeru homojunkcijskih fototranzistorjev bo celotni element izdelan iz enega tipa materiala; bodisi silicija ali germanija. Vendar pa za povečanje učinkovitosti se lahko fototranzistorji izdelajo iz neenakih materialov (materiali skupine III-V, kot je GaAs) na obeh straneh pn prehoda, kar vodi do heterojunkcijskih naprav. Vseeno so homojunkcijske naprave pogosteje uporabljane glede na heterojunkcijske naprave, ker so ekonomičnejše.

Simbol krutega obvodnega diagrama za npn fototranzistorje je prikazan na Sliki 2 in vključuje tranzistor z dvema puščicama, ki kažeta proti bazi, kar označuje osvetljivost. Za pnp fototranzistorje je simbol podoben, vendar puščica pri emiterju kaže navznoter namesto navzven.

Načelo delovanja

Fototranzistorji delujejo tako, da nadomestijo tok baze s intenziteto svetlobe, kar jim omogoča delovanje v aplikacijah za preklop in pojačevanje.

Tipi konfiguracij

Fototranzistorji se lahko postavijo v konfiguraciji skupnega kolektorja ali skupnega emiterja, podobno kot redni tranzistorji.

Izhodni dejavniki

Izhod fototranzistorja je odvisen od valovne dolžine padajoče svetlobe, površine prehoda kolektor-baza in DC toka pojačevanja tranzistorja.

Prednosti fototranzistorja

Prednosti fototranzistorjev vključujejo:

• Preprosti, kompaktni in cenejši.

• Višji tok, višje pojačevanje in hitrejši odzivni čas glede na fotodiodi.

• Prinaša izhodno napetost, nekatere fotoodpornike.

• Občutljivi na širok niz valovnih dolžin, od ultravijolične (UV) do infrardečne (IR) skozi vidno zračenje.

• Občutljivi na veliko število virov, vključno z žarnimi žarki, fluorescentnimi žarki, neonskimi žarki, lazerji, plameni in sončno svetlobo.

• Visoko zanesli in temporalno stabilni.

• Manj šumni v primerjavi z lavinskih fotodiodi.

• Na voljo v širokem nizu vrst embalaže, vključno z epoksidno preliveno, prenosno lejeno in površinsko montiranimi.

Nedostatki fototranzistorja

Nedostatki fototranzistorjev vključujejo:

• Ne morejo obvladovati visokih napetosti, če so izdelani iz silicija.

• Podvrženi električnim impulzom in valovnicam.

• Vplivajo na elektromagnetno energijo.

• Ne dovoljujejo enostavnega pretoka elektronov, kot elektronski cevi.

• Slaba odzivnost na visoke frekvence zaradi velike kapacitance med bazom in kolektorjem.

• Ne morejo zaznati nizkih ravni svetlobe bolje kot fotodiodi.

Uporabe

• Zaznavanje predmetov

• Senzorji kodirnikov

• Samodejni električni kontroldni sistemi, kot so detektorji svetlobe

• Varnostni sistemi

• Čitalniki prepustnih kartic

• Relayi

• Računalniška logična vezja

• Štetni sistemi

• Detektorji dima