什么是光电晶体管?
光电晶体管是用于检测光的半导体元件。
它具有组合光电二极管和晶体管的结构。另外,由于封装的形状多种多样,因此需要根据用途选择合适的封装。光电晶体管广泛用作光传感器。特别是它在800 nm左右有灵敏度峰值,因此一般用于接收红外光的目的。
光电晶体管的具体用途示例包括“光强度测量”、“红外遥控接收器”、“光电传感器接收器”和“光通信”。特别是,它们经常与电视和空调遥控器中的红外 LED 结合使用。
对于光通信应用,有互联网提供商提供的Giganet光通信服务。用于该通信的光接收部分使用最适合通信的高速光电晶体管。
光电晶体管有时也用作自动门的传感器。此外,由于它检测光并产生电流,因此可以用于广泛的应用,例如用作光驱动开关。
光电晶体管是一种NPN结构的半导体元件。由于这种NPN结构,光电晶体管具有能够获得比光电二极管更大的输出信号的特性。 (见图2左)
光电晶体管的NPN结构利用晶体管来放大光电二极管的输出。当对应于半导体能隙的光入射时,价带中的电子被激发到导带。
这导致向N层移动,并且空穴向P层移动。从 N 层到 P 层的这种移动在结处产生正向偏置,导致电流流动。 (见图2右)
用作光电晶体管的晶体管的特征在于不具有基极。然而,由光接收产生的光电流变成基极电流,并且该基极电流被集电极放大。
光敏三极管的特点
基极电流的放大倍数是其他晶体管的hFE(晶体管放大系数)倍。然而,由于光电晶体管的特性,即使具有相同的 hFE 乘数,也倾向于使用具有相对较大 hFE 的光电晶体管。
这使得来自微小光电二极管部分的信号可以作为大集电极电流被提取,但必须注意的是,电流总是在集电极-基极结处泄漏,并且该泄漏电流也会被放大。
换句话说,即使在完全黑暗的环境下,也会有微弱的电流流过光电晶体管。这种即使在黑暗环境下也会流动的微弱电流称为暗电流。光电晶体管中产生的暗电流成为光学传感器中的内部噪声。然而,可以抑制这种内部噪声。
暗电流具有温度高时增加、温度低时相反减少的特性。因此,利用该特性,可以通过冷却元件来抑制内部噪声。