光电晶体管:它们是什么?它们是如何工作的?

什么是光电晶体管?

光电晶体管是三端(发射器,基站和收集器)或双终端(发射器和收集器)半导体具有光敏基座区域的器件。虽然是晶体管表现出光敏性,这些是专门设计和优化的照片应用。这些由扩散或离子植入制成,与普通晶体管相比具有更大的收集器和基区。这些装置可以是结构化或异质结的形式,如图1A和1B所示。

在同性全角光电晶体管的情况下,整个装置将由单一材料型制成;硅或锗。但是提高了效率,光透射师可以由不相同的材料(III-V组材料,如GaAs)在两侧PN结导致异质结器件。然而,与异质结器件相比,同质结器件更常被使用,因为它们更经济。

光晶体管同质结结构异质结结构

的电路符号NPN PhotoLrantrantors由图2所示,它只是一个晶体管(带或不带基座引线),有两个箭头指向基座,表明其对光的灵敏度。类似的符号表示即使在pnp光电晶体管的情况下也适用,唯一的变化是发射器上的箭头指向内,而不是向外。
npn光电晶体管符号三引线两引线

光电校对人员如何工作?

光电晶体管的行为与普通晶体管的行为相同晶体管除了由于入射光,基极电压所产生的影响。通过分析以下几点,可以更清楚地说明这一点

  1. 特征光透射师除了有基极外,是否与普通晶体管相似当前的用光强度取代。这意味着即使这些设备也有三个操作区域VIZ。,截止,主动和饱和度。这进一步意味着光电晶体管可用于切换(截止和饱和模式相关)应用或用于放大(有源模式操作),就像普通晶体管一样。
  2. 光电晶体管可以配置为两种不同的配置,即共同集电极和共同发射极,这取决于输入和输出端子之间的共同端子,类似于普通晶体管。
  3. 一个小的反向饱和电流,称为暗电流,即使在没有光的情况下也会流过光电晶体管,光的值随温度的增加而增加,这与普通晶体管的特性相同。
  4. 光电晶体管容易因击穿而受到永久性损坏电压跨越集电极 - 发射极结的施加超出其击穿电压,就像在正常晶体管的情况下一样。

通常,在光电晶体电路的情况下,集电极端子将连接到电源电压,并且在发射极端子处获得输出,而基本终端(如果存在)将保持未连接。在这种情况下,如果使光落在光电晶体管的基部区域上,则它导致电子孔对的产生,其产生基本电流,除了应用电场的影响下,除了光电流。。这进一步导致发射极电流流过装置,导致扩增的过程。这是因为,这里,发育的光电流的大小将与亮度成比例,并将通过增益放大晶体管导致更大的集电极电流。
的输出光电晶体管取决于不同的因素,比如

  • 入射光的波长
  • 曝光的收集器碱基连接区域
  • DC电流增益的晶体管。

此外,一个特定的光电晶体管的特性可以用它来表示

  • 光敏度定义为光电流与入射光通量的比值
  • 光谱响应是波长的函数,它决定了光敏管可使用的最长波长
  • 光电增益,表示把光转换成放大的电信号的效率
  • 影响响应时间的时间常数。

然而,需要注意的是,响应速度和光电晶体管增益是成反比的,也就是说,当另一个增益增加时,哪个增益减小。

光电晶体管的优点

光电晶体管的优点包括:

  1. 简单、紧凑、便宜。
  2. 与光电二极管相比,更大的电流、更高的增益和更快的响应时间。
  3. 与光敏电阻不同的是,它会产生输出电压。
  4. 对波长范围很广,从紫外线(UV)到红外线(IR)的可见辐射敏感。
  5. 对大量来源敏感,包括白炽灯,荧光灯泡,霓虹灯,激光,火焰和阳光。
  6. 高度可靠和时间稳定。
  7. 与雪崩光电二极管相比,噪音更小。
  8. 适用于各种包装类型,包括环氧涂层,转印成型和表面安装。

光电晶体管的缺点

光电晶体管的缺点包括:

  1. 如果是硅做的,就不能承受高电压。
  2. 容易产生电尖峰和电涌。
  3. 受电磁能量的影响。
  4. 不像电子管那样让电子容易流动。
  5. 由于基极集电极较大,高频响应较差电容
  6. 不能比光电二极管更好地检测低水平的光。

光电晶体管的应用

光电晶体管的应用包括:

  1. 对象检测
  2. 编码器感应
  3. 自动电气控制系统,如光探测器
  4. 安全系统
  5. 卡片读者
  6. 继电器
  7. 计算机逻辑电路
  8. 计数系统
  9. 烟雾探测器
  10. 发现激光测距设备
  11. 光学遥控器
  12. CD玩家
  13. 天文学
  14. 夜视系统
  15. 红外线接收器
  16. 打印机和复印机
  17. 相机作为快门控制器
  18. 水平比较器
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