Основи на фототранзистора, електрическа схема, предимства и приложения

Какво е Фототранзистор?

ДА СЕ Фототранзистор е електронен компонент за превключване и усилване на тока, който разчита на излагането на светлина за работа. Когато светлината падне върху кръстовището, протича обратен ток, който е пропорционален на яркостта. Фототранзисторите се използват широко за откриване на светлинни импулси и преобразуването им в цифрови електрически сигнали. Те се управляват от светлина, а не от електрически ток. Осигуряват голямо количество печалба, ниска цена и тези фототранзистори могат да се използват в множество приложения.

Способен е да преобразува светлинната енергия в електрическа. Фототранзисторите работят по подобен начин на фоторезисторите, известни като LDR (светлозависим резистор), но могат да произвеждат както ток, така и напрежение, докато фоторезисторите са способни да произвеждат ток само поради промяна в съпротивлението. Фототранзисторите са транзистори с изложен основен терминал. Вместо да изпращат ток в основата, фотоните от поразителната светлина активират транзистора. Това е така, защото фототранзисторът е направен от биполярен полупроводник и фокусира енергията, която преминава през него. Те се активират от светлинни частици и се използват практически във всички електронни устройства, които по някакъв начин зависят от светлината. Всички силициеви фотосензори (фототранзистори) реагират на целия обхват на видимото излъчване, както и на инфрачервената светлина. Всъщност всички диоди, транзистори, Дарлингтън, симистори и др. Имат еднаква основна радиационна честотна характеристика.

The структура от фототранзистор е специално оптимизиран за фотоприложения. В сравнение с нормален транзистор, фототранзисторът има по-голяма основа и ширина на колектора и е направен с помощта на дифузионна или йонна имплантация.

Характеристики:

• Евтино видимо и близо до IR фотодетектиране.
• Предлага се с печалби от 100 до над 1500.
• Умерено бързо време за реакция.
• Предлага се в широка гама от опаковки, включително технология с епоксидно покритие, трансформирано формоване и повърхностен монтаж
• Електрическите характеристики са подобни на тези на сигнални транзистори .

ДА СЕ фототранзистор не е нищо друго освен обикновен биполярен транзистор, в който основната област е изложена на осветлението. Предлага се както в типовете P-N-P, така и в N-P-N, като има различни конфигурации като общ емитер, общ колектор и обща основа. Общ излъчвател конфигурация обикновено се използва. Може да работи и докато основата е отворена. В сравнение с конвенционалния транзистор той има повече основи и колекторни площи. Древните фототранзистори са използвали единични полупроводникови материали като силиций и германий, но сега съвременните компоненти използват материали като галий и арсенид за високоефективни нива. Основата е проводникът, отговорен за активирането на транзистора. Това е устройството за контрол на порта за по-голямото електрическо захранване. Колекторът е положителният проводник и по-голямото електрическо захранване. Излъчвателят е отрицателният проводник и изходът за по-голямото електрическо захранване.

Фото транзисторна конструкция

Без падане на светлина върху устройството ще има малък токов поток поради термично генерирани двойки дупка-електрон и изходното напрежение от веригата ще бъде малко по-малко от захранващата стойност поради спада на напрежението в товарния резистор R. Със светлина падайки върху кръстовището колектор-основа, текущият поток се увеличава. При отворена верига на основната връзка, токът колектор-база трябва да тече във веригата база-емитер и следователно протичащият ток се усилва от нормално транзисторно действие. Преходът колектор-основа е много чувствителен към светлина. Работното му състояние зависи от интензивността на светлината. Базовият ток от падащите фотони се усилва от усилването на транзистора, което води до усилване на тока, което варира от стотици до няколко хиляди. Фототранзисторът е 50 до 100 пъти по-чувствителен от фотодиода с по-ниско ниво на шум.

Фототранзисторна схема:

Фототранзисторът работи точно като нормален транзистор, където базовият ток се умножава, за да даде колекторния ток, с изключение на това, че при фототранзистора базовият ток се контролира от количеството видима или инфрачервена светлина, където устройството се нуждае само от 2 щифта.

Фототранзисторна схема

В проста схема , ако приемем, че нищо не е свързано с Vout, базовият ток, контролиран от количеството светлина, ще определи тока на колектора, който е токът, преминаващ през резистора. Следователно напрежението в Vout ще се движи високо и ниско в зависимост от количеството светлина. Можем да свържем това към операционен усилвател за усилване на сигнала или директно към вход на микроконтролер. Изходът на фототранзистора зависи от дължината на вълната на падащата светлина. Тези устройства реагират на светлина в широк диапазон от дължини на вълните от близката UV, през видимата и до близката IR част на спектъра. За дадено ниво на осветеност на източника на светлина изходът на фототранзистора се дефинира от площта на изложеното кръстовище колектор-база и постояннотоковото усилване на транзистора

Фототранзисторите предлагат различни конфигурации като оптоизолатор, оптичен превключвател, ретро сензор. Оптоизолатор е подобен на трансформатор, тъй като изходът е електрически изолиран от входа. Обект се открива, когато влезе в процепа на оптичния превключвател и блокира пътя на светлината между излъчвателя и детектора. Ретро сензорът открива присъствието на обект, като генерира светлина и след това търси неговото отражение от обекта, за да бъде усетен.

Предимства на фототранзисторите:

Фототранзисторите имат няколко важни предимства, които ги отделят от друг оптичен сензор, някои от тях са споменати по-долу

• Фототранзисторите произвеждат по-висок ток от фотодиодите.
• Фототранзисторите са сравнително евтини, прости и достатъчно малки, за да поберат няколко от тях в един интегриран компютърен чип.
• Фототранзисторите са много бързи и са в състояние да осигурят почти моментален изход.
• Фототранзисторите произвеждат напрежение, което фоторезисторите не могат да го направят.

Недостатъци на фототранзисторите:

• Фототранзисторите, изработени от силиций, не са способни да обработват напрежения над 1000 волта.
• Фототранзисторите също са по-уязвими от пренапрежения и скокове на електричество, както и от електромагнитна енергия.
• Фототранзисторите също не позволяват на електроните да се движат толкова свободно, колкото другите устройства, като електронните тръби.

Приложения на фототранзистори

Областите на приложение на Фототранзистора включват:

• Четци за перфокарти.
• Системи за сигурност
• Енкодери - измерете скоростта и посока
• Снимка на IR детектори
• електрически контроли
• Компютърна логика.
• Релета
• Управление на осветлението (магистрали и т.н.)
• Индикация за ниво
• Системи за броене

По този начин всичко е свързано с преглед на a фототранзистор . От горната информация накрая можем да заключим, че фототранзисторите се използват широко в различни електронни устройства за откриване на светлина като инфрачервен приемник, димни детектори, лазери, CD плейъри и др. Ето един въпрос към вас, каква е разликата между фототранзистора и фотодетектор?