光电晶体管工作原理电路图、优点和应用等基础知识

什么是光电晶体管？

光电晶体管是一种电子开关和电流放大部件依赖于暴露于光下操作。光电晶体管工作原理：当光落在结上时，反向电流流动，其与亮度成比例。光电晶体管广泛用于检测光脉冲并将其转换为数字电信号。这些是通过光而不是电流操作的。提供大量增益，低成本和这些光电晶体管可用于许多应用中。

它能够将光能转换为电能。光电晶体管的工作方式类似于通常称为LDR（光敏电阻）的光电阻器，但能够产生电流和电压，而光电阻器只能通过电阻变化产生电流。光电晶体管是基极端子暴露的晶体管。而不是将电流发送到基极，来自撞击光的光子激活晶体管。这是因为光电晶体管由双极半导体制成并聚焦通过它的能量。它们由光粒子激活，几乎用于所有以某种方式依赖光的电子设备。所有硅光电传感器（光电晶体管）都响应整个可见光辐射范围以及红外线。事实上，所有二极管的结构的的光电晶体管是专门为照片应用进行了优化。与普通晶体管相比，光电晶体管具有更大的基极和集电极宽度，并且使用扩散或离子注入制成。

光电晶体管特点：

• 低成本可见光和近红外照片检测。

• 可提供从100到1500的增益。

• 响应时间适中。

• 提供多种封装，包括环氧树脂涂层，传递模塑和表面贴装技术。

• 电气特性类似于信号晶体管。

光电晶体管只不过是其中基极区域被暴露于照明的普通双杨树晶体管。它有PNP和NPN两种类型，具有不同的配置，如共发射极，共集电极和公共基极。共射极配置通常使用。它也可以在基座打开时工作。与传统晶体管相比，它具有更多的基极和集电极区域。古代光电晶体管使用单一半导体材料，如硅和锗，但现在一天的现代元件使用镓和砷等材料，以实现高效率。基极是负责激活晶体管的负责人。它是用于较大电源的门控制器设备。集电极是正极引线和较大的电源。发射极是负极引线，是较大电源的出口。

由于热产生的空穴 - 电子对，没有光落在器件上会产生很小的电流，并且由于负载电阻R上的电压降，电路的输出电压将略小于电源值。落在集电极 - 基极结上，电流增加。在基极连接开路的情况下，集电极 - 基极电流必须在基极 - 发射极电路中流动，因此通过正常的晶体管动作放大电流。集电极基极结对光非常敏感。它的工作条件取决于光的强度。来自入射光子的基极电流被晶体管的增益放大，导致电流增益从数百到数千。

光电晶体管电路：

光电晶体管就像普通晶体管一样工作，其中基极电流乘以给出集电极电流，除了在光电晶体管中，基极电流由可见光或红外光的量控制，其中器件仅需要2个引脚。


在简单电路中，假设没有任何东西连接到Vout，由光量控制的基极电流将决定集电极电流，即通过电阻器的电流。因此，Vout处的电压将基于光量而高低移动。我们可以将其连接到运算放大器以增强信号或直接连接到微控制器的输入。光电晶体管的输出取决于入射光的波长。这些器件响应从近紫外，通过可见光到光谱近红外部分的各种波长的光。对于给定的光源照度级，光电晶体管的输出由暴露的集电极 - 基极结的面积和晶体管的直流电流增益来定义。

光电晶体管可提供不同的配置，如光隔离器，光开关，复古传感器。光电隔离器 类似于变压器，其输出与输入电隔离。当物体进入光学开关的间隙并阻挡发射器和检测器之间的光路时，检测物体。复古传感器通过产生光来检测物体的存在，然后从待检测物体中寻找其反射率。

光电晶体管的优点：

光电晶体管具有几个重要的优点，将它们与其他光学传感器分开，其中一些在下面提到：

• 光电晶体管产生比光电二极管更高的电流。

• 光电晶体管相对便宜，简单且小到足以将它们中的几个装配到单个集成计算机芯片上。

• 光电晶体管非常快，能够提供几乎瞬时的输出。

• 光电晶体管产生电压，光电阻器不能这样做。

光电晶体管的缺点：

• 由硅制成的光电晶体管不能处理超过1,000伏的电压。

• 光电晶体管也更容易受到电涌和电磁能的浪涌和尖峰的影响。

• 光电晶体管也不允许电子像其他器件那样自由移动，例如电子管。

光电晶体管的应用

光电晶体管的应用领域包括：

• 打卡机

• 安全系统

• 编码器 - 测量速度和方向

• 红外探测器照片

• 电动控制

• 计算机逻辑电路

• 继电器

• 照明控制（高速公路等）

• 水平指示

• 计数系统

因此，这完全是关于光电晶体管的概述。从上述信息中我们可以得出结论，光电晶体管广泛应用于不同的电子设备中，用于检测光线，如红外接收器，烟雾探测器，激光器，CD播放器等。