什么是光晶体管:教程和底漆

光晶体管是双极晶体管的一种形式,对光敏感 - 具有晶体管的增益,它们比光二极管更敏感。


光晶体管包括:
光晶体管基础知识应用和电路PhotodarlingtonOptoCOUPLER / OPTOISOLATOR


光晶体管是一种半导体设备,能够根据其收到的光水平来感知光线水平并改变发射极和收集器之间的流动。

光晶体管和光电二极管都可以用于传感光,但是鉴于它是双极晶体管所提供的增益,光晶体管更为敏感。这使得光传递者更适合许多应用。

光晶体管的想法已经闻名了很多年。威廉·肖克利(William Shockley)于1951年首次提出了这个想法,不久之后,普通的双极晶体管就被发现。那时只有两年的时间才展示照片透射器。从那时起,光晶体管已被用于各种应用中,此后它们的开发一直在继续。

光传递器广泛可用,可以从电子组件分销商那里轻松获得 - 鉴于它们在许多电子电路和应用中的使用,因此可以作为标准半导体设备清单的一部分提供。

带有镜头的典型的光晶体管半导体装置,可将光聚焦在晶体管上 - 它仅具有两个导线,因为基本连接通常是打开的电路,并且不提供外部连接。
典型的光晶体管
请注意顶部的镜头以及仅有两个导线的事实,因为基座通常是打开电路,并且不提供外部连接。

光晶体管应用

光晶体管易于使用并在其局限性范围内易于使用,这意味着这些半导体设备用于各种电子电路。

通常,应用是光束中断的地方,但有时可以用于光级检测。

  • 编码带有光和深色条纹的旋转圆盘旋转 - 这提供了速度,方向或旋转。
  • 读卡器。
  • 安全系统
  • 红外探测器。
  • 照明控制。
  • 光耦合器
  • 计数系统 - 每项计算的项目都会中断光或红外光束。
  • 照明控制。

当然,还有许多其他应用这些电子组件。

光晶体管的初步开发

从第一点接触晶体管的发展开始,光晶体管发明遵循。大约在这个时候,贝尔实验室正在进行大量的半导体发展,而光传递员正在由其中一支团队进行开发。

尽管光晶体管的历史并没有像其他许多早期半导体发展一样广泛地宣传,但这当然是一个非常重要的发展。

老式的OCP71光晶体管 - 这是具有不透明封装的OC71晶体管。
老式的OCP71光晶体管 - 这是具有不透明封装的OC71 PNP晶体管。

关于光晶体管历史的注释:

光晶体管来自贝尔电话实验室的早期半导体开发。该发明于1950年3月30日首次宣布。

阅读更多有关光晶体管发明

光晶体管操作

光晶体管使用基本的双极晶体管概念作为其操作的基础。实际上,可以通过将普通晶体管的半导体暴露在光中来制作光晶体管。很早的照片晶体管是通过不用黑色油漆覆盖双极晶体管的塑料包裹而制作的。

典型的小型红外光晶体管
典型的小型红外光晶体管

照片透射器之所以运行,是因为撞击半导体的光释放了电子 /孔,并导致基本区域流动流动。

尽管通常不需要基本连接或断开连接的基本连接,但照相传播器以其主动状态操作。照片晶体管的底部只能用于偏置晶体管,以使其他收集器电流流动,这将掩盖由于光效率而流动的任何电流。对于操作,偏差条件非常简单。NPN晶体管的收集器相对于发射极或对PNP晶体管的负阳性。

光进入基本区域,在该区域导致孔电子对产生。这一代主要发生在反向偏置的基底接口。孔 - 电子对在电场的影响下移动并提供基本电流,从而导致电子被注入发射极。结果,光电二极管电流乘以晶体管的电流增益β。

鉴于其增益,对于某些应用,光晶体管的性能可以优于光电二极管的性能。作为一个粗糙的指南,在典型的房间条件下,光电二极管可以使电流流量约为1µA,因此光晶体管可能会使100&microA的电流流动。这些是非常粗糙的近似值,但显示了各种值和比较的数量级。

光晶体管的缺点之一是特别缓慢,其高频响应非常差。照片二极管是电子组件更快的,并且在速度较低的情况下被使用,尽管其敏感性较低。

光晶体管电路符号

标准电路符号对于每种类型的电子组件都是必不可少的,使所有人都可以轻松地绘制电路图。光晶体管符号由基本的双极晶体管符号组成,有两个指向双极晶体管连接的箭头。该图表示光晶体管的操作。

光晶体管电路符号 - 显示基于NPN晶体管的设备
光晶体管电路符号(用于基于NPN晶体管周围的设备)

光晶体管可以基于NPN晶体管和PNP晶体管,因此可以完全有可能具有PNP光晶体管,为此,发射极上的箭头方向以正常方式逆转。

可以看出,所示的光晶体管符号不会给出基本连接。通常,由于光用于使电流通过光晶体管的流动,因此底座通常会断开连接。在某些情况下,基础可能会偏向设置所需的操作点。在这种情况下,将在光晶体管符号上以正常方式显示底座。

光晶体管结构

尽管普通的双极晶体管在光照下会表现出光敏的效果,但光晶体管的结构专门针对照片应用进行了优化。照片晶体管的碱基和收集器区域比正常晶体管所用的要大得多。这些设备通常是使用扩散或离子植入制成的。

平面光晶体管结构
同型平面光晶体管结构

早期照片晶体管在整个设备中使用锗或硅,提供同型结构。使用III-V型半导体材料(例如砷化炮等)的现代光传递者。鉴于使用负面的地面系统,并且NPN晶体管更适合这种操作方式,NPN晶体管品种更加流行。

使用不同材料的异质结构也很受欢迎,因为它们提供了高转化效率。这些通常是使用具有匹配晶格结构的材料的外延生长来制造的。

这些照片晶体管通常使用MESA结构。有时,Schottky(金属半导体)连接可以用于光晶体管中的收集器,尽管如今这种做法不太常见,因为其他结构提供了更好的性能水平。

为了确保最佳转化率和灵敏度,发射器接触通常被抵消光晶体管结构内。这样可以确保最大光量到达光晶体管内的活性区域。

光晶体管特征

正如已经提到的那样,照片贯穿器的晶体管动作具有很高的增益。对于同型结构,即在整个半导体设备中使用相同材料的结构,这可能是大约50多个的顺序。

但是,对于异质结构设备,增益水平可能会上升到一万。尽管获得了高水平的收益,但异质结构设备并未被广泛使用,因为这些半导体设备的制造成本要高得多。与Avalanche Photodiode相比,所有光晶体管的进一步优势是提供增益的另一种设备,是光晶体管的噪声水平要低得多。各种形式的雪崩二极管因其由于雪崩过程而产生的大量噪声而闻名。

光晶体管的主要缺点之一是它没有特别好的高频响应。这是由于与基层接口相关的较大电容引起的。该交界处的设计相对较大,以使其能够拾取足够数量的光线。对于典型的同型结构设备,带宽可能仅限于约250 kHz。杂点设备的极限要高得多,有些设备可以以高达1 GHz的频率操作。

在不同的光强度下,光贯穿器的特征。它们与常规双极晶体管的特性非常相似,但是不同水平的碱电流被不同水平的光强度所取代。

即使没有光线,也有少量的电流流动在照片横向器中。这称为暗流,代表注入发射极中的少数载体。像照片生成的载体一样,这也受到晶体管动作的扩增。

光晶体管的优势和缺点的摘要

尽管这些半导体设备用于大量的电子设备,电路和应用中,但需要权衡其优势和缺点,以确定它们是否是给定应用的正确电子组件。光值或光依赖的电阻LDR;光电二极管;光电丁顿,照相手机,甚至是照相室和TRIAC都可以使用,并且可能适合任何给定的应用程序。

光晶体管优势

  • 具有相对较高的增益,因此它们相对敏感。
  • 这些电子组件相对便宜,因为它们有效地是光线开放的晶体管。
  • 它们可以合并到集成电路中。
  • 提供合理的速度。

光晶体管缺点

  • 这些设备无法处理其他半导体设备的高电压,例如光图和TRIACS。
  • 在暴露于瞬态电压尖峰和冲浪的应用中,它们易受损坏
  • 不如其他光敏电子组件(如光二极管)快。

这些是这些电子组件的一些主要优点和缺点。




光晶体管是基于基本双极晶体管的半导体设备,它们可作为NPN晶体管或PNP晶体管使用。除其他电子组件和半导体设备外,它们几乎可以从所有电子组件分销商那里获得,而且其成本通常非常低。

更多的电子组件:
电阻电容器电感器石英晶体二极管晶体管光晶体管Fet内存类型晶闸管连接器RF连接器阀 /管电池开关继电器表面贴装技术
还给组件菜单。。。




X