Điôt nhạy sáng là gì

Phototransistors là gì?

Định nghĩa Phototransistor

Phototransistor được định nghĩa là một thiết bị bán dẫn có vùng cơ sở nhạy sáng, được thiết kế đặc biệt để phát hiện và khuếch đại tín hiệu ánh sáng.

Phototransistors là các thiết bị bán dẫn có ba đầu nối (emitter, base, và collector) hoặc hai đầu nối (emitter và collector) và có vùng cơ sở nhạy sáng. Mặc dù tất cả các transistor đều có độ nhạy sáng nhất định, nhưng phototransistors được tối ưu hóa đặc biệt cho việc phát hiện ánh sáng. Chúng được chế tạo bằng kỹ thuật khuếch tán hoặc cấy ion và có vùng collector và base lớn hơn so với các transistor thông thường. Phototransistors có thể có cấu trúc homojunction, làm từ một loại vật liệu như silicon, hoặc cấu trúc heterojunction, làm từ các loại vật liệu khác nhau.

Trong trường hợp của phototransistors homojunction, toàn bộ thiết bị sẽ được làm từ một loại vật liệu duy nhất; đó là silicon hoặc germanium. Tuy nhiên, để tăng hiệu quả, phototransistors có thể được làm từ các vật liệu không giống nhau (như GaAs thuộc nhóm III-V) ở hai bên pn junction, dẫn đến các thiết bị heterojunction. Tuy nhiên, các thiết bị homojunction được sử dụng nhiều hơn so với các thiết bị heterojunction vì chúng kinh tế hơn.

Ký hiệu mạch cho phototransistors npn được hiển thị trong Hình 2 bao gồm một transistor với hai mũi tên chỉ về phía cơ sở, chỉ ra độ nhạy sáng. Đối với phototransistors pnp, ký hiệu tương tự, nhưng mũi tên ở emitter chỉ vào thay vì ra ngoài.

Nguyên lý hoạt động

Phototransistors hoạt động bằng cách thay thế dòng điện cơ sở bằng cường độ ánh sáng, cho phép chúng hoạt động trong các ứng dụng chuyển mạch và khuếch đại.

Các loại cấu hình

Phototransistors có thể được thiết lập theo cấu hình common collector hoặc common emitter, tương tự như các transistor thông thường.

Các yếu tố đầu ra

Đầu ra của phototransistor phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng chiếu vào, diện tích của kết nối collector-base, và hệ số khuếch đại dòng điện DC của transistor.

Lợi ích của Phototransistor

Lợi ích của phototransistors bao gồm:

• Đơn giản, nhỏ gọn và ít tốn kém.

• Dòng điện cao hơn, hệ số khuếch đại cao hơn và thời gian phản hồi nhanh hơn so với photodiodes.

• Kết quả là điện áp đầu ra, không giống như photo resistors.

• Nhạy với dải bước sóng rộng từ tia cực tím (UV) đến hồng ngoại (IR) qua bức xạ nhìn thấy.

• Nhạy với nhiều nguồn ánh sáng bao gồm bóng đèn sợi đốt, bóng đèn huỳnh quang, bóng đèn neon, laser, ngọn lửa và ánh nắng mặt trời.

• Rất đáng tin cậy và ổn định theo thời gian.

• Ít nhiễu hơn so với photodiodes avalanche.

• Có sẵn trong nhiều loại vỏ bọc bao gồm epoxy-coated, transfer-molded và surface mounted.

Nhược điểm của Phototransistor

Nhược điểm của phototransistors bao gồm:

• Không thể xử lý điện áp cao nếu được làm từ silicon.

• Dễ bị ảnh hưởng bởi các xung điện và sự gia tăng đột ngột.

• Bị ảnh hưởng bởi năng lượng điện từ.

• Không cho phép dòng electron dễ dàng chảy như các ống điện tử.

• Phản ứng tần số cao kém do dung lượng lớn giữa cơ sở và collector.

• Không phát hiện được mức ánh sáng thấp tốt hơn photodiodes.

Ứng dụng

• Phát hiện đối tượng

• Cảm biến encoder

• Hệ thống điều khiển điện tự động như cảm biến ánh sáng

• Hệ thống an ninh

• Máy đọc thẻ đục lỗ

• Rơle

• Mạch logic máy tính

• Hệ thống đếm

• Bộ phát hiện khói