Что лучше фототранзистор или фотодиод
Датчик света. Фототранзистор, фотодиод.
Как работают фототранзистор и фотодиод.
Включение фототранзистора.
 |
Фототранзисторы относятся к классу оптоэлектронных компонентов, также как фотодиоды, фоторезисторы и светодиоды.
При попадании света на фототранзистор его ток увеличивается, что позволяет использовать фоторанзисторы в качестве датчиков света, которые одновременно с преобразованием светового сигнала в электрический усиливают последний.
Основой фототранзистора служит полупроводниковый монокристалл, который заключают в прозрачный защитный корпус, либо в корпус с прозрачным окном. Прозрачность корпуса обеспечивает доступность базы фототранзистора для светового облучения, за счёт чего появляется возможность управлять прохождением электрического тока с помощью света.
 |
Фотодиод представляет собой диод, в котором обеспечена возможность воздействия света на полупроводниковый переход. Воздействие света вызывает напряжение на выводах фотодиода или протекание тока в цепи, в которую включен фотодиод.
 |
В отличие от фототранзисторов, фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его. Кроме того, фототранзисторы обладают большей, чем фотодиоды, чувствительностью — порядка сотни миллиампер на люмен.
 |
Важной характеристикой фототранзисторов и фотодиодов является диапазон спектра, в котором они имеют наибольшую чувствительность. Помимо фототранзисторов, работающих в видимом диапазоне световых волн, достаточно распространенными являются фототранзисторы инфракрасного диапазона (ИК-фототранзисторы).
Диапазон спектра
Сайт находится в разработке, поэтому, пожалуйста, проявите снисходительность к тому, что материалов, пока мало.
Фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы. Общие понятия
Фотоэлектрическими приборами называют электронные приборы, способные изменять те или иные свои характеристики под действием света. Значение этих устройств практически во всех областях радиотехники и электроники переоценить сложно, поэтому сегодняшнюю беседу посвятим им.
Фоторезисторы. В принципе, название прибора говорит само за себя — они под действием света изменяют свое сопротивление. Обычно затемненный резистор имеет сопротивление порядка 1 – 200 МОм, при освещении эта цифра уменьшается на 2-3 порядка. Главное преимущество фоторезистора – практически линейная зависимость сопротивления от освещенности, поэтому их удобно использовать в аналоговых приборах – датчиках и измерителях освещенности.
Недостатки же фоторезисторов следующие: достаточно высокие сопротивления (как темновое, так и световое), с которыми не всегда удобно работать. К примеру, ТТЛ микросхемы цифровой техники напрямую не смогут управляться таким резистором – слишком «грубые» их входы не смогут работать с делителями, собранными на сопротивлениях большого номинала:
На это способны только микросхемы КМОП, собранные на полевых транзисторах. Следующий недостаток – достаточно низкая (по сравнению, конечно, с другими типами фотоэлементов) чувствительность. И главный недостаток, который делает применение фоторезисторов в цифровой технике нецелесообразным – низкая скорость реакции на свет. При частоте световых импульсов выше килогерца форма электрического сигнала на фоторезисторе неудовлетворительна, а если увеличить частоту еще, то резистор вообще перестанет видеть, что свет «мигает».
Если вспомнить, на каких частотах работает сегодняшняя цифровая техника, то будет очевидно, что фоторезистор в качестве «глаз» для цифрового устройства – плохой вариант. Фоторезистор – прибор неполярный, а потому следить за тем, какой вывод куда подключать, надобности нет.
Фотодиоды. Этот полупроводниковый прибор по своим характеристикам очень напоминает диод обычный, поэтому следить за полярностью его включения придется.
При обратном включении (на катод подается «плюс» источника питания) фотодиод ведет себя так же, как фоторезистор, но в отличие от последнего имеет гораздо более низкое световое сопротивление и в состоянии выдерживать приличный ток. Это позволяет управлять мощными транзисторами и ТТЛ микросхемами напрямую, без дополнительных усилителей:
Еще одно достоинство фотодиода – достаточно высокая скорость реакции, благодаря чему эти приборы широко используются для передачи цифровой информации. Компьютерная ИК-связь, пульты ДУ для радио – и телеаппаратуры – все это фотодиоды. По диапазону чувствительности фотодиоды различают на инфракрасные и приборы видимого излучения. Первые «видят» в основном ИК-излучение и мало чувствительны к видимому участку излучения, вторые наоборот – хорошо видят тот свет, который видит и наш глаз, но «слеповаты» в ИК-диапазоне.
И еще одно интересное свойство фотодиода – при прямом включении он способен работать как генератор. Если осветить фотодиод, то на его выводах появится напряжение. Его можно усилить, если прибор работает как датчик света, а можно использовать и для питания аппаратуры, соединив множество светодиодов в солнечную батарею.
Фототранзистор. По сути это обычный транзистор, но без крышки в буквальном смысле. Крышка, закрывающая кристалл прибора, конечно, есть, но она выполнена из прозрачного материала и видимый свет может попадать на кристалл. Для чего? Прежде всего, вспомним, как работает биполярный транзистор.
Подавая на базу некоторое напряжение, можно управлять сопротивлением перехода эмиттер-коллектор. Но оказывается, сопротивлением перехода можно управлять и обычным светом. Итак, фототранзистор – это обычный транзистор, который имеет еще одну, дополнительную «базу» – световую. Освещаем – открываем транзистор. В таком включении вывод базы фототранзистора можно вообще не использовать – его роль выполняет свет.
Но, подавая на базу то или иное напряжение смещения, можно изменять чувствительность фототранзистора (специалисты обычно говорят «сдвинуть,сместить его рабочую точку»), приоткрывая его в той или иной степени, а значит регулировать параметры всей схемы:
Фототранзистор: схема, принцип работы и характеристики
Что из себя представляет фототранзистор?
Фототранзистор представляет из себя твердотельный полупроводник, который обладает внутренним усилением, и, как правило, применяется данный прибор для трансмиссии (передачи) аналогового и цифрового сигнала. Схема фототранзистора совпадает с основами обычного транзистора, именно поэтому его аналогом принято считать фотодиод.
Стоит отметить, что отличительной особенностью вышеназванного устройства является не только способность реагировать на различные виды излучений и освещений, но и повышенная чувствительность, позволяющая применять его в различных устройствах, связанных с зависимостью потока света. К таковым можно отнести следующие:
Схема фототранзистора
Безусловно, как и в ситуации с фотодиодами, к главной задаче фототранзистора необходимо отнести образование полезного и качественного напряжения из светового потока. Однако, так как в структуре нашего прибора присутствует полупроводниковое усиление, появляется возможность воссоздать общую схему коллектором и эмиттером.
Именно данная модель способна на выходе давать самое высокое напряжение.
Таким образом, в отличие от фотодиодов, в схеме фототранзистора можно обойтись и без трансимпедансного усилителя базы “ОУ”.
Принцип работы фототранзистора
Как мы уже говорили ранее, механизм работы фототранзистора во многих аспектах напоминает работу простого транзистора. Однако, здесь следует отметить важное отличие: в нашем приборе электрический ток находится под контролем лишь двух активных контактов.
В обычной структуре (с условием, что к фототранзистору не подключено что-то постороннее) оптическое излучение регулирует базовый ток, происходит этот процесс при помощи коллектора. Так как электрический ток оказывается в проводнике лишь после резистора, напряжение прибора определяется оптическим излучением, а если быть точнее — его уровнем. Для усиления сигнала можно подключить устройство к специальному оборудованию. При этом, вывод прибора имеет зависимость от того, какова длина света, который падает и, в свою очередь, управляет усилением постоянного тока в транзисторе.
Стоит отметить, что существует несколько типов фототранзистора: оптический изолятор, оптическое реле и датчики.
Ключевые параметры фототранзистора
Токовая и спектральная чувствительности
Токовая или монохроматическая чувствительность
— параметр фототранзистора, который определяет величину оптического тока.
— световой поток.
Спектральная чувствительность — параметр фототранзистора, используемый для считывания и распознавания элементов. Данная чувствительность имеет зависимость от длины волны светового излучения.
Темновой ток и быстродействие
Темновой ток (Iт) — небольшой электро-ток, протекающий через оптический чувствительный детектор.
Быстродействие — параметр фототранзистора, который определяет способность прибора выполнять работу с необходимой скоростью.
В данном компоненте фототранзистор уступает фотодиодам, так как его рабочий диапазон частот ограничен несколькими сотнями Килогерц, что влияет на временной промежуток модернизации.
Усилительные свойства фототранзистора
Усилительные свойства, которыми обладает данный прибор, определяются следующим образом: фототранзистор, имеющий определенный диапазон (величина диапазона обусловлена интенсивностью поляризованного света) работы.
Плюс ко всему, возможно так называемое “дополнительное усиление” электротока, которое объясняется особенным обеспечивается особым транзистором имени Дарлингтона, представляющий из себя биполярный транзистор с соединенным эмиттером.
Таким образом, такая большая усилительная способность (основная и дополнительная) позволяет фототранзистору, даже при не самом ярком освещении, обладать сверх-повышенной чувствительностью
Наиболее популярная структура фототранзистора
На мой взгляд, к самой популярной и востребованной структуре, которая представлена в фототранзисторе, следует отнести структуру n — p — n
Как правило, биполярные фототранзисторы вышеназванной схемы изготовлены либо из монокристаллического кремния, либо из монокристаллического германия.
Стоит отметить, что данный прибор способен создать такой механизм взаимодействия со световыми лучами, который позволит иметь большую оптическую чувствительность, нежели обычный транзистор или фотодиоды.
Характеристики фототранзистора
Придется снова повториться касаемо схожести фототранзисторов и фотодиодов. Если мы говорим о том, что эти приборы имеют общие черты, соответственно сравнивать их мы должны между собой.
Говоря честно, фототранзисторы не обладают количественным преимуществом в отдельных аспектах, да, они имеют более высокую чувствительность непосредственно к излучению, но на этом все, в остальных параметрах наш прибор не превосходит фотодиоды.
А вот недостатков относительно фотодиодов достаточно.
Во-первых, фототранзисторы уступают в быстродействии, то есть временной промежуток отклика в линии связи немного дольше.
Во-вторых, у фотодиодов куда мельче выглядит темновой ток, что помогает им качественнее распознавать и регистрировать световой поток.
В-третьих, фототранзисторы не могут на должном уровне поддерживать линейную зависимость между током на выходе и освещением.
В чем отличие между фототранзисторами и фотодиодами?
Пожалуй, вопрос, интересующий каждого читателя нашего сайта. На самом деле, ответ на него не выглядит каким-то очевидным и понятным, однако, я попытаюсь объяснить вам простыми словами.
Итак, ключевым отличием данных приборов является то, что фотодиоды обладают способностью осуществлять механизм работы сразу в двух режимах: фотодиодный и фотогальванический.
Если говорить о первом режиме, то для него достаточно подачи обратного напряжения на диод, что позволит регулировать сопротивление в меньшую сторону.
Если же говорить о режиме фотогальваническом, то здесь уместно сравнение с солнечной батареей, то есть есть свет — есть и напряжение.
К слову, фототранзисторы способны работать лишь в первом режиме. Это говорит о том, что они проще устроены и менее практичны в применении.
Где применяются фототранзисторы?
Так как фототранзистор является прибором, обладающим очень высокой чувствительностью, он находит широкое применение:
Где можно приобрести фототранзистор?
Достать фототранзистор не составит большого труда, тем более на дворе 21 век. Лично я брал себе прибор на Aliexpress.
Товар пришел быстро, качество порадовало, да и цена подъемная!
Заключение
Итак, фототранзистор — полупроводниковый прибор, основанный на биполярном транзисторе, однако, тот факт, что этот инструмент вызывает высокое усиление фототока, позволяющее не использовать промежуточное усиление и работать на максимально возможном уровне излучения, определяет его широкое использование в различных автоматических системах.
Интересное видео можете посмотреть от ЧипДип:
Что лучше фототранзистор или фотодиод
Фоторези́стор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом.
Фотодио́д — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.
результат один и тот же, только разными способами: в фоторезисторе изменяется сопротивление, а в фотодиоде заряд на границе pn перехода
Фототранзи́стор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, вариант биполярного транзистора. Отличается от классического варианта тем, что область базы доступна для светового облучения, за счёт чего появляется возможность управлять усилением электрического тока с помощью оптического излучения.
На базу подается не ток, а свет.
Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc
FaRa-oFf  | ||||
Зарегистрирован: Ср ноя 03, 2010 21:38:46 |
| |||
| ||||
| FaRa-oFf | ||||
Зарегистрирован: Ср ноя 03, 2010 21:38:46 |
| |||
| ||||
| xell | |||
Зарегистрирован: Вс ноя 07, 2010 11:19:25 |
| ||
| |||
| леня | ||||
Зарегистрирован: Пн сен 13, 2010 17:34:06 |
| |||
| ||||
| FaRa-oFf | ||||
Зарегистрирован: Ср ноя 03, 2010 21:38:46 |
| |||
| ||||
>TEHb  |
Карма: 1
Рейтинг сообщений: 28
Зарегистрирован: Ср ноя 11, 2009 17:19:30
Сообщений: 1403
Рейтинг сообщения: 0
|
