Фототранзисторы
Биполярный фототранзисторы представляет собой обычный транзистор, в корпус которого вставлена собирающая линза, через которую световой поток воздействует на область базы (рис. 7.19,а). База часто остаётся свободной (либо вывод базы отсутствует). На эмиттерный переход при этом подаётся прямое напряжение, на коллекторный – обратное. В этом случае транзистор всегда находится в активном режиме, однако при Ф=0 протекающий через него ток невелик (темновой ток).
При освещении прибора в базе генерируются пары зарядов. Дырки (неосновные носители заряда) диффундируют к коллекторному переходу, где подхватываются полем и переносятся в коллектор. Если база разомкнута, то основные носители заряда (электроны) не могут покинуть базу и остаются в ней. Объёмный заряд электронов снижает потенциальный барьер эмиттерного перехода, в результате чего увеличивается инжекция дырок в базу. Дырки, диффундируя в базе, подходят к коллекторному переходу и втягиваются в коллектор, увеличивая коллекторный ток. Таким образом, носители заряда, генерируемые в результате облучения светов, не только участвуют в создании фототока, но и стимулируют в приборе физические процессы, обуславливающие протекание тока, как и в обычном транзисторе.
Аналогичные процессы наблюдаются и при подаче тока от внешнего источника в цепь базы. В этом случае темновой ток при Ф=0 определяется током базы, то есть появляется дополнительная возможность управлять током фототранзистора. Выбором соответствующего темнового тока удаётся обеспечить оптимальный режим усиления слабых световых сигналов, а также их суммирование с электрическими сигналами.
Основные характеристики и параметры фототранзисторов
Ек
Ек
а)
б)
|
Рис. 7.19. Конструкция фототранзистора (а), схема включения (б), вольт-амперные характеристики (в).
Биполярный фототранзистор обладает наибольшей чувствительностью к облучению светом базовой области при включении с ОЭ и отключенной базе (рис. 7.19,б). Значение интегральной чувствительности фототранзистора больше, чем у фотодиода и достигает сотен ампер на люмен.
Темновой ток в зависимости от конструкции фототранзистора составляет (100 - 1000) мкА. Значение фототока при большой освещённости (6000 - 7000) лк может достигать (15 - 20) мА, что позволяет применять фототранзистор непосредственно для управления реле.
Вольт-амперные характеристики напоминают выходные характеристики биполярного транзистора в схеме с ОЭ (рис. 7.19,в), только параметром служит не ток базы, а световой поток Ф.
Энергетические и спектральные характеристики подобны характеристикам фотодиода. Инерционность фототранзисторов несколько выше, чем у фотодиодов, граничные частоты их составляют от единиц килогерц до единиц мегагерц.
Кроме биполярных фототранзисторов в качестве приёмников излучения используются полевые фототранзисторы. Они имеют высокую фоточувствительность (до нескольких ампер на люмен), высокие граничные частоты (порядка 107Гц). По своим выходным характеристикам они ближе к фоторезисторам, чем к биполярным фототранзисторам.