元器件基礎(chǔ)：光敏三極管原理資料下載

光敏三極管技術(shù)參數(shù)

1、光譜特性

光敏三極管由于使用的材料不同，分為鍺光敏三極管和硅光敏三極管，使用較多的是硅光敏三極管。光敏三極管的光譜特性與光敏二極管是相同的。

2、伏安特性

光敏三極管的伏安特性是指在給定的光照度下光敏三極管上的電壓與光電流的關(guān)系。

3、光電特性

光敏三極管的光電特性反映了當(dāng)外加電壓恒定時，光電流IL與光照度之間的關(guān)系。下圖給出了光敏三極管的光電特性曲線光敏三極管的光電特性曲線的線性度不如光敏二極管好，且在弱光時光電流增加較慢。

4、溫度特性

溫度對光敏三極管的暗電流及光電流都有影響。由于光電流比暗電流大得多，在一定溫度范圍內(nèi)溫度對光電流的影響比對暗電流的影響要小。下兩圖中分別給出了光敏三極管的溫度特性曲線及光敏三極管相對靈敏度和溫度的關(guān)系曲線。

5、暗電流ID

在無光照的情況下，集電極與發(fā)射極間的電壓為規(guī)定值時，流過集電極的反向漏電流稱為光敏三極管的暗電流。

6、光電流IL

在規(guī)定光照下，當(dāng)施加規(guī)定的工作電壓時，流過光敏三極管的電流稱為光電流，光電流越大，說明光敏三極管的靈敏度越高。

7、集電極一發(fā)射極擊穿電壓VCE

在無光照下，集電極電流IC為規(guī)定值時，集電極與發(fā)射極之間的電壓降稱為集電極一發(fā)射極擊穿電壓。

8、 工作電壓VRM

在無光照下，集電極電流Ie 為規(guī)定的允許值時，集電極與發(fā)射極之間的電壓降稱為工作電壓。

9、功率PM

功率指光敏三極管在規(guī)定條件下能承受的功率。

10、峰值波長λp

當(dāng)光敏三極管的光譜響應(yīng)為時對應(yīng)的波長叫做峰值波長。

11、光電靈敏度

在給定波長的入射光輸入單位為光功率時，光敏三極管管芯單位面積輸出光電流的強(qiáng)度稱為光電靈敏度。

12、響應(yīng)時間

響應(yīng)時間指光敏三極管對入射光信號的反應(yīng)速度，一般為1 X 10-3 --- 1 X 10-7S 。

光敏三極管工作原理

光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結(jié)作為感光面，一般用集電結(jié)作為受光結(jié)，因此，光敏三極管實質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三極管。光敏三極管與普通半導(dǎo)體三極管一樣，是采用半導(dǎo)體制作工藝制成的具有NPN或PNP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管。它在結(jié)構(gòu)上與半導(dǎo)體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個，也有三個的。為適應(yīng)光電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管殼內(nèi)，當(dāng)光照射時，光線通過透鏡集中照射在芯片上。

在圖中，（a）為亮控式光電開關(guān)，（b）為暗控式光電開關(guān)。

在圖（a）中，電阻R1與光敏三極管BG1組成BG2管的偏置電路，繼電器J為開關(guān)電路負(fù)載。

當(dāng)一定波長的光照射到BG1的基極時，便產(chǎn)生光電流，使BG2管基極處低電位而截止，BG2管集電極處高電位，BG3管導(dǎo)通，繼電器J得電動作，實現(xiàn)了光電開關(guān)的亮控制。

在圖（b）中，無光照時，由于光敏三極管BG1的暗阻很大，BG2管基極處高電位導(dǎo)通，繼電器J得電動作，這樣就實現(xiàn)了光電開關(guān)的暗控制。依上述工作原理，可開拓出許多實用性的光電開關(guān)電路，今舉種種實用電路于后。

光敏三極管的應(yīng)用

1、測光亮度

在教室圖書館，很多時候日光燈白天也亮著，在宿舍里面，日光燈經(jīng)常是晝夜不息，同學(xué)們對這種浪費已經(jīng)習(xí)以為常了。有的同學(xué)早晨去教室，雖然教室很明亮但還要開燈，雖然一盞日光燈不會浪費多少資源，但積少成多，浪費就是很大了。因此，我們可以在教室安裝一個控制電路，當(dāng)亮度達(dá)到一定程度的時候，使得教室里面和宿舍里面日光燈將無法啟動。我們可以利用光敏三極管附加電磁繼電器來完成這個電路。采光點的選取是一個關(guān)鍵，因為并不是每一個教室的明亮程度都是相同的，我們可以采用多點取樣來達(dá)到這個要求。例如在教室中安放20個光敏三極管，我們可以設(shè)置，如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨?，那么，日光燈就無法正常啟動 ，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

還有一種情況，就是如果有一天天空布滿了烏云，亮度不夠，那么日光燈可以開啟了。但是不久云開霧散，天氣放晴，日光燈不會自動關(guān)閉。同樣造成很大浪費?？梢栽诓晒恻c所在的教室外面再安裝一個采光點，當(dāng)室內(nèi)外強(qiáng)度的差值縮小到一定范圍時，我們可以認(rèn)為日光燈的作用可以忽略了，日光燈就會自動關(guān)閉。

另外一種情況，如果教室外面正下雨，教室里面日光燈亮著，此時窗外一個閃電，使得外面很亮，日光燈就關(guān)閉了，這會造成麻煩。因此要避免這種問題。方法就是在電路中安裝計數(shù)器，使得亮度差維持一定時間才可以使日光燈強(qiáng)制關(guān)閉。

綜上所述，我們可以利用光敏三極管設(shè)計一個電路，使得日光燈無法正常啟動或者被強(qiáng)制關(guān)閉從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

2、光電隔離

光敏三極管的另一個作用是傳輸信號，光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類多、用途廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機(jī)數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機(jī)工作的可靠性。