Podstawy fototranzystora, schemat obwodu, zalety i zastosowania

Co to jest fototranzystor?

DO Fototranzystor to elektroniczny element przełączający i wzmacniający prąd, którego działanie opiera się na ekspozycji na światło. Kiedy światło pada na złącze, płynie prąd wsteczny, który jest proporcjonalny do luminancji. Fototranzystory są szeroko stosowane do wykrywania impulsów świetlnych i przekształcania ich w cyfrowe sygnały elektryczne. Są one zasilane światłem, a nie prądem elektrycznym. Zapewniając duże wzmocnienie, niski koszt, a te fototranzystory mogą być używane w wielu zastosowaniach.

Jest w stanie przekształcić energię świetlną w energię elektryczną. Fototranzystory działają w podobny sposób jak fotorezystory powszechnie znane jako LDR (rezystor zależny od światła), ale są w stanie wytwarzać zarówno prąd, jak i napięcie, podczas gdy fotorezystory są w stanie wytwarzać prąd tylko z powodu zmiany rezystancji. Fototranzystory to tranzystory z odsłoniętym terminalem bazowym. Zamiast wysyłać prąd do bazy, fotony padającego światła aktywują tranzystor. Dzieje się tak, ponieważ fototranzystor jest wykonany z bipolarnego półprzewodnika i skupia przepuszczaną przez niego energię. Są one aktywowane przez cząsteczki światła i są używane w praktycznie wszystkich urządzeniach elektronicznych, które w jakiś sposób zależą od światła. Wszystkie fotoczujniki krzemowe (fototranzystory) reagują na cały zakres promieniowania widzialnego, a także na podczerwień. W rzeczywistości wszystkie diody, tranzystory, układy Darlingtona, triaki itp. Mają tę samą podstawową charakterystykę częstotliwościową promieniowania.

Plik Struktura z fototranzystor jest specjalnie zoptymalizowany do zastosowań fotograficznych. W porównaniu ze zwykłym tranzystorem, fototranzystor ma większą bazę i szerokość kolektora i jest wykonany metodą dyfuzji lub implantacji jonów.

Charakterystyka:

• Tania fotodetekcja w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni.
• Dostępne z zyskami od 100 do ponad 1500.
• Umiarkowanie krótkie czasy odpowiedzi.
• Dostępne w szerokiej gamie opakowań, w tym z powłoką epoksydową, metodą formowania transferowego i montażu powierzchniowego.
• Charakterystyka elektryczna była podobna do tej z tranzystory sygnałowe .

DO fototranzystor to nic innego jak zwykły tranzystor bipolarny, w którym obszar bazowy jest wystawiony na działanie światła. Jest dostępny w obu typach P-N-P i N-P-N z różnymi konfiguracjami, takimi jak wspólny emiter, wspólny kolektor i wspólna podstawa. Wspólny emiter konfiguracja jest powszechnie używany. Może również działać, gdy podstawa jest otwarta. W porównaniu z konwencjonalnym tranzystorem ma więcej obszarów bazy i kolektora. Starożytne fototranzystory wykorzystywały pojedyncze materiały półprzewodnikowe, takie jak krzem i german, ale obecnie nowoczesne komponenty wykorzystują materiały, takie jak gal i arsenek, aby uzyskać wysoką wydajność. Baza jest wyprowadzeniem odpowiedzialnym za aktywację tranzystora. Jest to urządzenie sterujące bramą dla większego zasilania elektrycznego. Kolektor jest dodatnim przewodem i większym zasilaniem elektrycznym. Emiter jest ujemnym przewodem i gniazdem dla większego zasilania elektrycznego.

Budowa fototranzystora

Przy braku światła padającego na urządzenie nastąpi niewielki przepływ prądu ze względu na termicznie generowane pary dziura-elektron, a napięcie wyjściowe z obwodu będzie nieco mniejsze niż wartość zasilania z powodu spadku napięcia na rezystorze obciążenia R. spadając na połączenie kolektor-podstawa przepływ prądu wzrasta. Przy otwartym obwodzie połączenia baza prąd kolektor-baza musi płynąć w obwodzie baza-emiter, a zatem przepływający prąd jest wzmacniany przez normalne działanie tranzystora. Połączenie kolektora z podstawą jest bardzo wrażliwe na światło. Jego stan pracy zależy od natężenia światła. Prąd bazowy z padających fotonów jest wzmacniany przez wzmocnienie tranzystora, co powoduje przyrosty prądu w zakresie od setek do kilku tysięcy. Fototranzystor jest od 50 do 100 razy bardziej czuły niż fotodioda o niższym poziomie szumów.

Obwód fototranzystora:

Fototranzystor działa tak jak normalny tranzystor, w którym prąd bazy jest zwielokrotniany w celu uzyskania prądu kolektora, z tym że w fototranzystorze prąd bazowy jest kontrolowany przez ilość światła widzialnego lub podczerwonego, gdzie urządzenie potrzebuje tylko 2 pinów.

Schemat obwodu fototranzystora

w prosty obwód zakładając, że nic nie jest podłączone do Vout, prąd bazowy kontrolowany ilością światła będzie określał prąd kolektora, czyli prąd przepływający przez rezystor. Dlatego napięcie na Vout będzie rosło w górę i w dół w zależności od ilości światła. Możemy to podłączyć do wzmacniacza operacyjnego w celu wzmocnienia sygnału lub bezpośrednio do wejścia mikrokontrolera. Moc wyjściowa fototranzystora zależy od długości fali padającego światła. Urządzenia te reagują na światło w szerokim zakresie długości fal od bliskiego UV, poprzez widzialną i bliską podczerwień część widma. Dla danego poziomu oświetlenia źródła światła moc wyjściowa fototranzystora jest określona przez obszar odsłoniętego złącza kolektor-podstawa i wzmocnienie prądu stałego tranzystora

Fototranzystory dostępne w różnych konfiguracjach, jak optoizolator, przełącznik optyczny, czujnik retro. Optoizolator jest podobny do transformatora, ponieważ wyjście jest elektrycznie izolowane od wejścia. Obiekt jest wykrywany, gdy wchodzi w szczelinę przełącznika optycznego i blokuje ścieżkę światła między emiterem a detektorem. Czujnik retro wykrywa obecność obiektu, generując światło, a następnie sprawdzając jego odbicie od wykrywanego obiektu.

Zalety fototranzystorów:

Fototranzystory mają kilka ważnych zalet, które odróżniają je od innego czujnika optycznego, niektóre z nich zostały wymienione poniżej

• Fototranzystory wytwarzają większy prąd niż fotodiody.
• Fototranzystory są stosunkowo niedrogie, proste i wystarczająco małe, aby zmieścić kilka z nich w jednym zintegrowanym chipie komputerowym.
• Fototranzystory są bardzo szybkie i są w stanie zapewnić niemal natychmiastową moc wyjściową.
• Fototranzystory wytwarzają napięcie, którego nie potrafią fotorezystory.

Wady fototranzystorów:

• Fototranzystory wykonane z krzemu nie są w stanie wytrzymać napięć powyżej 1000 woltów.
• Fototranzystory są również bardziej podatne na przepięcia i skoki prądu elektrycznego, a także na energię elektromagnetyczną.
• Fototranzystory również nie pozwalają elektronom poruszać się tak swobodnie, jak inne urządzenia, takie jak lampy elektronowe.

Zastosowania fototranzystorów

Obszary zastosowań fototranzystora obejmują:

• Czytniki kart perforowanych.
• Systemy ochrony
• Enkodery - zmierzyć prędkość i kierunek
• Zdjęcie detektorów podczerwieni
• sterowanie elektryczne
• Obwody logiczne komputera.
• Przekaźniki
• Sterowanie oświetleniem (autostrady itp.)
• Wskazanie poziomu
• Systemy liczące

W związku z tym chodzi o przegląd pliku fototranzystor . Z powyższych informacji możemy wreszcie wywnioskować, że fototranzystory są szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektronicznych do wykrywania światła, takich jak odbiornik podczerwieni, czujniki dymu, lasery, odtwarzacze CD itp. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest różnica między fototranzystorem a fotodetektor?