光电传感器元件:光敏三极管

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发布时间 2009-03-19

  光敏三极管(Photo Transister)又称之为光电三极管,它的作用是将光信号转换为电信号提供给电路,是一种光电传感器。最普遍的外形如图1所示。罐形封闭(Can seal)之光敏三极管多半将半导体晶方装定在TO-18 或TO-5 之脚座后,利用附有玻璃之凸透镜及单纯之玻璃窗口之金属罩封闭成密不透气状态。

光电传感器元件:光敏三极管

罐封闭型(玻璃窗口)       罐封闭型(玻璃透镜)
 

光电传感器元件:光敏三极管

树脂封入型(平导线透型)       树脂封入型(单端窗)

图1 光敏三极管的外形

  作用原理

  光敏三极管一般在基极开放状态使用(外部导线有两条线的情形比较多),而将电压施加至射极、集极之两个端子,以便将逆偏压施至集极接合部。在此状态下,光线入射于基极之表面时,受到逆偏压之基极、集极间即有光电流(Iλ)流过,射极接地之晶体管的情形也一样,电流以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为流至外部端子之光电流(Ic),为便于了解起见,请参照图2所示。

光电传感器元件:光敏三极管

图2 光敏三极管的等效电路

  达林顿晶体管工作情况;电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大,其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。

  光敏三极管种类

  由外观上如图1 所示,可以区分为罐封闭型与树脂封入型,而各型又可分别分为附有透镜之型式及单纯附有窗口之型式。就半导体晶方言之,材料有硅(Si)与锗(Ge),大部份为硅。在晶方构造方面,可分为普通晶体管型与达林顿晶体管型。

  再从用途加以分类时,可以分为以交换动作为目的之光敏三极管与需要直线性之光敏三极管,但光敏三极管的主流为交换组件,需要直线性时,通常使用光二极管

  光电三极管特性曲线

光电传感器元件:光敏三极管

照度特性曲线

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波长特性

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光电流/正电压特性

光电传感器元件:光敏三极管

光电三极管符号

  光敏三极管作为光电传感器应用范围广泛,如光电耦合器,固态继电器,光遮断器,反射型转速传感器等等。

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