日期：2019-07-09
光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。 通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。
光敏三極管， 也稱光電三極管或光電晶體管， 它是作為光傳感器的敏感部分， 已在光的檢測(cè)、信息的接受、傳輸、隔離等方面獲得廣泛的應(yīng)用， 成為各行各業(yè)自動(dòng)控制必不可少的器件。其基本原理是光照到P-N結(jié)上時(shí)，吸收光能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋．?dāng)光敏三極管加上反向電壓時(shí)，管子中的反向電流隨著光照強(qiáng)度的改變而改變，光照強(qiáng)度越大，反向電流越大，大多數(shù)都工作在這種狀態(tài)。
光敏三極管（Phototransistor）和普通三極管相似，也有電流（Current）放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。 通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償（Temperature compensation）和附加控制等作用。
優(yōu)越性
當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。
工作原理
光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個(gè)對(duì)光敏感的PN結(jié)作為感光面，一般用集電結(jié)作為受光結(jié)，因此，光敏三極管實(shí)質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三極管。光敏三極管與普通半導(dǎo)體三極管一樣，是采用半導(dǎo)體制作工藝制成的具有NPN或PNP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管。它在結(jié)構(gòu)上與半導(dǎo)體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個(gè)，也有三個(gè)的。為適應(yīng)光電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管殼內(nèi)，當(dāng)光照射時(shí)，光線通過透鏡集中照射在芯片上。
晶體管介紹
晶體三極管
晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種，如圖從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。
發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。半導(dǎo)體就像一個(gè)開關(guān)，可以通過導(dǎo)通與截止來控制電路。
光敏晶體管
半導(dǎo)體通過添加一部分微量元素會(huì)使其特性發(fā)生翻天覆地的變化。光敏晶體管就是一種重要的衍生物。視覺是人體最重要的感覺，因此，通過光來控制電路十分精妙，而光敏的二極管三極管恰好就完成這個(gè)任務(wù)。因?yàn)楣饷羧龢O管由于還具有放大作用，因此應(yīng)用比二極管更加廣泛。 光敏三極管還可用于測(cè)量光亮度，經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號(hào)接收裝置。
應(yīng)用
測(cè)光亮度
在教室圖書館，很多時(shí)候日光燈白天也亮著，在宿舍里面，日光燈經(jīng)常是晝夜不息，同學(xué)們對(duì)這種浪費(fèi)已經(jīng)習(xí)以為常了。有的同學(xué)早晨去教室，雖然教室很明亮但還要開燈，雖然一盞日光燈不會(huì)浪費(fèi)多少資源，但積少成多，浪費(fèi)就是很大了。因此，我們可以在教室安裝一個(gè)控制電路，當(dāng)亮度達(dá)到一定程度的時(shí)候，使得教室里面和宿舍里面日光燈將無法啟動(dòng)。我們可以利用光敏三極管附加電磁繼電器來完成這個(gè)電路。采光點(diǎn)的選取是一個(gè)關(guān)鍵，因?yàn)椴⒉皇敲恳粋€(gè)教室的明亮程度都是相同的，我們可以采用多點(diǎn)取樣來達(dá)到這個(gè)要求。例如在教室中安放20個(gè)光敏三極管，我們可以設(shè)置，如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨撸敲矗展鉄艟蜔o法正常啟動(dòng) ，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
還有一種情況，就是如果有一天天空布滿了烏云，亮度不夠，那么日光燈可以開啟了。但是不久云開霧散，天氣放晴，日光燈不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。同樣造成很大浪費(fèi)。可以在采光點(diǎn)所在的教室外面再安裝一個(gè)采光點(diǎn)，當(dāng)室內(nèi)外強(qiáng)度的差值縮小到一定范圍時(shí)，我們可以認(rèn)為日光燈的作用可以忽略了，日光燈就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。
另外一種情況，如果教室外面正下雨，教室里面日光燈亮著，此時(shí)窗外一個(gè)閃電，使得外面很亮，日光燈就關(guān)閉了，這會(huì)造成麻煩。因此要避免這種問題。方法就是在電路中安裝計(jì)數(shù)器，使得亮度差維持一定時(shí)間才可以使日光燈強(qiáng)制關(guān)閉。
綜上所述，我們可以利用光敏三極管設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使得日光燈無法正常啟動(dòng)或者被強(qiáng)制關(guān)閉從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。
光電隔離
光敏三極管的另一個(gè)作用是傳輸信號(hào)，光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。
輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
光敏三極管與光敏二極管不同的是有兩個(gè)背對(duì)相接的PN結(jié)。與普通三極管相似的是，它也有電流增益。需要指出的是，因光敏三極管無須電參量控制，所以一般沒有基極引出線，只有集電極c和發(fā)射極e兩個(gè)引腳，而且外形和光敏二極管極為相似，很難區(qū)別開，需認(rèn)真看清管殼外緣標(biāo)注的型號(hào)，以免混淆。
技術(shù)參數(shù)
光譜特性
光敏三極管由于使用的材料不同，分為鍺光敏三極管和硅光敏三極管，使用較多的是硅光敏三極管。光敏三極管的光譜特性與光敏二極管是相同的。
伏安特性
光敏三極管的伏安特性是指在給定的光照度下光敏三極管上的電壓與光電流的關(guān)系。
光電特性
光敏三極管的光電特性反映了當(dāng)外加電壓恒定時(shí)，光電流IL與光照度之間的關(guān)系。下圖給出了光敏三極管的光電特性曲線。光敏三極管的光電特性曲線的線性度不如光敏二極管好，且在弱光時(shí)光電流增加較慢。
溫度特性
溫度對(duì)光敏三極管的暗電流及光電流都有影響。由于光電流比暗電流大得多，在一定溫度范圍內(nèi)溫度對(duì)光電流的影響比對(duì)暗電流的影響要小。下兩圖中分別給出了光敏三極管的溫度特性曲線及光敏三極管相對(duì)靈敏度和溫度的關(guān)系曲線。
暗電流
在無光照的情況下，集電極與發(fā)射極間的電壓為規(guī)定值時(shí)，流過集電極的反向漏電流稱為光敏三極管的暗電流ID。
光電流
在規(guī)定光照下，當(dāng)施加規(guī)定的工作電壓時(shí)，流過光敏三極管的電流稱為光電流IL，光電流越大，說明光敏三極管的靈敏度越高。
集電極一發(fā)射極擊穿電壓
在無光照下，集電極電流IC為規(guī)定值時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的電壓降稱為集電極一發(fā)射極擊穿電壓。
最高工作電壓
在無光照下，集電極電流Ie 為規(guī)定的允許值時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的電壓降稱為最高工作電壓VRM
最大功率
最大功率指光敏三極管在規(guī)定條件下能承受的最大功率PM。
峰值波長
當(dāng)光敏三極管的光譜響應(yīng)為最大時(shí)對(duì)應(yīng)的波長叫做峰值波長λp
光電靈敏度
在給定波長的入射光輸入單位為光功率時(shí)，光敏三極管管芯單位面積輸出光電流的強(qiáng)度稱為光電靈敏度。
響應(yīng)時(shí)間
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