цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое фототранзистор: принцип работы, схема включения и особенности


Что такое фототранзистор: принцип работы, схема включения и особенности

Автор: Mike(admin) от 3-02-2021, 03:55

Фототранзистор: основы


В приложениях для обнаружения и измерения освещенности чаще всего используются фотодиоды. Но нельзя обойти стороной тот факт, что фотодиоды производят очень малые выходные токи, и это может привести к проблемам при проектировании, которых вы, возможно, в определенных ситуациях предпочтете избежать.


Что такое фототранзистор: принцип работы, схема включения и особенности

Для того, чтобы иметь информацию об альтернативах данному непростому решению, в этой статье будет представлена основная информация о другом типе светочувствительных устройств, которые производят более высокий выходной ток, чем фотодиоды: фототранзисторы.


Что такое фототранзистор


Фотодиод может генерировать фототок, потому что на его переход падает свет. Фототранзистор работает аналогичным образом, за исключением того, что открытый полупроводниковый материал является базой биполярного транзистора (BJT).


Фототранзисторы

Фототранзистор изображен как BJT с удаленным выводом базы, а стрелки указывают на то, что база чувствительна к свету. На других диаграммах в этой статье изображены только фототранзисторы NPN.


Есть два способа представить поведение фототранзистора. Во-первых, вы можете мысленно заменить силу тока, протекающего через базу нормального транзистора, на интенсивность падающего света. В базовой модели поведения BJT в активном режиме выходной ток (т. е. ток коллектора) – это входной ток (т. е. ток базы), умноженный на параметр усиления, называемый бета (β). В случае фототранзистора падающий свет похож на слабый сигнал, подаваемый на базу, а выходной ток намного выше, чем мы ожидаем от фотодиода, из-за способности транзистора внутренне усиливать сигнал, подаваемый на базу.


Во-вторых, вы можете представить, что фототранзистор представляет собой BJT с фотодиодом, подключенным к базе, так что входным сигналом транзистора является фототок, генерируемый фотодиодом. В этой концептуальной модели BJT подобен дополнительному полупроводниковому устройству, которое применяет усиление тока к выходному сигналу фотодиода.


Эквивалентная схема фототранзистора

Фототранзистор концептуально эквивалентен фотодиоду, который управляет базой биполярного переходного транзистора. Обратите внимание на ориентацию фотодиода: фототок всегда является обратным током, а фотодиод ориентирован таким образом, что фототок течет в базу.


Схемы подключения фототранзистора


Как и в случае с фотодиодами, целью фототранзисторов является создание пригодного для использования выходного напряжения из генерируемого светом тока. Поскольку в полупроводниковую структуру фототранзисторов встроено усиление, нам не нужен трансимпедансный усилитель на базе ОУ. Вместо этого мы можем использовать конфигурации усилителей, которые мы уже знаем по несветочувствительным BJT-приложениям.


Конфигурации с общим коллектором и общим эмиттером являются жизнеспособными вариантами преобразования света в напряжение. Многие предпочитают подход с общим эмиттером, потому что считают его более интуитивным, но вам может понравиться усилитель с общим коллектором, если вы предпочитаете избегать инверсии, то есть если вы хотите, чтобы более высокая освещенность обеспечивала более высокое выходное напряжение.


Схемы подключения фототранзистора

Особенности фототранзистора


Фототранзисторы могут показаться большим прогрессом по сравнению с фотодиодами, но они не так популярны, как вы думаете. Теоретически внутреннее усиление тока является важным преимуществом, но существует множество ресурсов, которые могут помочь инженерам разработать высокопроизводительные трансимпедансные усилители.


Фототранзисторы обладают меньшей способностью поддерживать линейную зависимость между освещенностью и выходным током. Это не важно, если все, что вам нужно - это световой датчик включения/выключения, вырабатывающий цифровое выходное напряжение.


Фотодиоды обеспечивают более быстрый отклик, чем фототранзисторы. Важность широкой полосы пропускания зависит от требований приложения, и во многих случаях фототранзистор будет вполне адекватным.


Важные рабочие характеристики фототранзисторов более чувствительны к температуре, чем фотодиодов. Это не проблема, если ваш продукт всегда будет работать при комнатной температуре. Если вы работаете с автомобильными или военными системами, колебания характеристик фототранзистора из-за температуры могут усложнить задачу.


Заключение


Фототранзисторы обеспечивают более высокий выходной ток, генерируемый светом, при этом накладывая некоторые ограничения на характеристики. Многие из-за этого предпочитают фотодиоды, тем не менее, должно быть довольно много приложений, в которых имеет смысл использовать фототранзистор, а затем исключить стоимость и сложность трансимпедансного усилителя.




© digitrode.ru


Теги: фототранзистор, транзистор




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий