Фототранзистор: схема, принцип работы и характеристики

Содержание

Что из себя представляет фототранзистор?

Фототранзистор представляет из себя твердотельный полупроводник, который обладает внутренним усилением, и, как правило, применяется данный прибор для трансмиссии (передачи) аналогового и цифрового сигнала. Схема фототранзистора совпадает с основами обычного транзистора, именно поэтому его аналогом принято считать фотодиод.

Стоит отметить, что отличительной особенностью вышеназванного устройства является не только способность реагировать на различные виды излучений и освещений, но и повышенная чувствительность, позволяющая применять его в различных устройствах, связанных с зависимостью потока света. К таковым можно отнести следующие:

датчики дыма;
лазерные радары;
пульты с дистанционным управлением.

Схема фототранзистора

Безусловно, как и в ситуации с фотодиодами, к главной задаче фототранзистора необходимо отнести образование полезного и качественного напряжения из светового потока. Однако, так как в структуре нашего прибора присутствует полупроводниковое усиление, появляется возможность воссоздать общую схему коллектором и эмиттером.

Именно данная модель способна на выходе давать самое высокое напряжение.

Таким образом, в отличие от фотодиодов, в схеме фототранзистора можно обойтись и без трансимпедансного усилителя базы “ОУ”.

Смотрите на сайте — «Формула напряжения«.

Принцип работы фототранзистора

Как мы уже говорили ранее, механизм работы фототранзистора во многих аспектах напоминает работу простого транзистора. Однако, здесь следует отметить важное отличие: в нашем приборе электрический ток находится под контролем лишь двух активных контактов.

В обычной структуре (с условием, что к фототранзистору не подключено что-то постороннее) оптическое излучение регулирует базовый ток, происходит этот процесс при помощи коллектора. Так как электрический ток оказывается в проводнике лишь после резистора, напряжение прибора определяется оптическим излучением, а если быть точнее — его уровнем. Для усиления сигнала можно подключить устройство к специальному оборудованию. При этом, вывод прибора имеет зависимость от того, какова длина света, который падает и, в свою очередь, управляет усилением постоянного тока в транзисторе.

Стоит отметить, что существует несколько типов фототранзистора: оптический изолятор, оптическое реле и датчики.

Оптический изолятор: он напоминает трансформатор, который с помощью электрических контактов блокирует все входы;
Оптическое реле или фотореле: оно определяет реакцию прибора, связанную с изменением различных опто-величин;
Датчики: они выделяют свет.

Ключевые параметры фототранзистора

Токовая и спектральная чувствительности

Токовая или монохроматическая чувствительность

— параметр фототранзистора, который определяет величину оптического тока.

— фотопоток;

— световой поток.

Спектральная чувствительность — параметр фототранзистора, используемый для считывания и распознавания элементов. Данная чувствительность имеет зависимость от длины волны светового излучения.

Темновой ток и быстродействие

Темновой ток (Iт) — небольшой электро-ток, протекающий через оптический чувствительный детектор.

Iт = Iф + Iобщ, где

Iф — фототок;

Iобщ — общий ток.

Быстродействие — параметр фототранзистора, который определяет способность прибора выполнять работу с необходимой скоростью.

В данном компоненте фототранзистор уступает фотодиодам, так как его рабочий диапазон частот ограничен несколькими сотнями Килогерц, что влияет на временной промежуток модернизации.

Усилительные свойства фототранзистора

Усилительные свойства, которыми обладает данный прибор, определяются следующим образом: фототранзистор, имеющий определенный диапазон (величина диапазона обусловлена интенсивностью поляризованного света) работы.

Электрический постоянный (или базовый) ток поляризованного света способен поддаваться огромному усилению (например, в несколько десятков тысяч раз) .

Плюс ко всему, возможно так называемое “дополнительное усиление” электротока, которое объясняется особенным обеспечивается особым транзистором имени Дарлингтона, представляющий из себя биполярный транзистор с соединенным эмиттером.

Таким образом, такая большая усилительная способность (основная и дополнительная) позволяет фототранзистору, даже при не самом ярком освещении, обладать сверх-повышенной чувствительностью

Наиболее популярная структура фототранзистора

На мой взгляд, к самой популярной и востребованной структуре, которая представлена в фототранзисторе, следует отнести структуру n — p — n

Как правило, биполярные фототранзисторы вышеназванной схемы изготовлены либо из монокристаллического кремния, либо из монокристаллического германия.

Узнайте что такое твердотельное реле.

Стоит отметить, что данный прибор способен создать такой механизм взаимодействия со световыми лучами, который позволит иметь большую оптическую чувствительность, нежели обычный транзистор или фотодиоды.

Характеристики фототранзистора

Преимущества

Придется снова повториться касаемо схожести фототранзисторов и фотодиодов. Если мы говорим о том, что эти приборы имеют общие черты, соответственно сравнивать их мы должны между собой.

Говоря честно, фототранзисторы не обладают количественным преимуществом в отдельных аспектах, да, они имеют более высокую чувствительность непосредственно к излучению, но на этом все, в остальных параметрах наш прибор не превосходит фотодиоды.

Недостатки

А вот недостатков относительно фотодиодов достаточно.

Во-первых, фототранзисторы уступают в быстродействии, то есть временной промежуток отклика в линии связи немного дольше.

Во-вторых, у фотодиодов куда мельче выглядит темновой ток, что помогает им качественнее распознавать и регистрировать световой поток.

В-третьих, фототранзисторы не могут на должном уровне поддерживать линейную зависимость между током на выходе и освещением.

В чем отличие между фототранзисторами и фотодиодами?

Пожалуй, вопрос, интересующий каждого читателя нашего сайта. На самом деле, ответ на него не выглядит каким-то очевидным и понятным, однако, я попытаюсь объяснить вам простыми словами.

Итак, ключевым отличием данных приборов является то, что фотодиоды обладают способностью осуществлять механизм работы сразу в двух режимах: фотодиодный и фотогальванический.

Если говорить о первом режиме, то для него достаточно подачи обратного напряжения на диод, что позволит регулировать сопротивление в меньшую сторону.

Если же говорить о режиме фотогальваническом, то здесь уместно сравнение с солнечной батареей, то есть есть свет — есть и напряжение.

К слову, фототранзисторы способны работать лишь в первом режиме. Это говорит о том, что они проще устроены и менее практичны в применении.

Где применяются фототранзисторы?

Так как фототранзистор является прибором, обладающим очень высокой чувствительностью, он находит широкое применение:

В системах автоматической безопасности;
В охранной сигнализации;
В электронных устройствах излучения;
В компьютерных системах управления;
В автоматических системах освещения;
В написании кода по исходным данным;
В оптопарах и других оптических приборах.

Где можно приобрести фототранзистор?

Достать фототранзистор не составит большого труда, тем более на дворе 21 век. Лично я брал себе прибор на Aliexpress.

Перейти в алиэкспресс к разделу фототранзисторы.

Товар пришел быстро, качество порадовало, да и цена подъемная!

Заключение

Итак, фототранзистор — полупроводниковый прибор, основанный на биполярном транзисторе, однако, тот факт, что этот инструмент вызывает высокое усиление фототока, позволяющее не использовать промежуточное усиление и работать на максимально возможном уровне излучения, определяет его широкое использование в различных автоматических системах.

Интересное видео можете посмотреть от ЧипДип: