光電三極管是一種晶體管,它有三個(gè)電極,其中基極未引出。當(dāng)光照強(qiáng)弱變化時(shí),電極之間的電阻會(huì)隨之變化。光電三極管可以根據(jù)光照的強(qiáng)度控制集電極電流的大小,從而使光電三極管處于不同的工作狀態(tài),光電三極管僅引出集電極和發(fā)射極,基極作為光接收窗口。
光電三極管也稱光敏三極管,它的電流受外部光照控制,是一種半導(dǎo)體光電器件。光電三極管是一種相當(dāng)于在三極管的基極和集電極之間接入一只光電二極管的三極管,光電二極管的電流相當(dāng)于二極管的基極電流。因?yàn)榫哂须娏鞣糯笞饔?,光電三極管比光電二極管靈敏得多,在集電極可以輸出很大的光電流。
光電三極管有塑封、金屬封裝(頂部為玻璃鏡窗口)、陶瓷、樹(shù)脂等多種封裝結(jié)構(gòu),引腳分為兩腳和三腳型。一般兩個(gè)管腳的光電三極管,管腳分別為集電極和發(fā)射極,而光窗口則為基極。
在無(wú)光照射時(shí),光電三極管處于截止?fàn)顟B(tài),無(wú)電信號(hào)輸出。當(dāng)光信號(hào)照射光電三極管的基極時(shí),光電三極管導(dǎo)通,首先通過(guò)光電二極管實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,再經(jīng)由三極管實(shí)現(xiàn)光電流的放大,從發(fā)射極或集電極輸出放大后的電信號(hào)。
光電三極管的結(jié)構(gòu)
光電三極管有兩種基本結(jié)構(gòu),NPN結(jié)構(gòu)與PNP結(jié)構(gòu)。用N型硅材料為襯底制作的 NPN結(jié)構(gòu),稱為 3DU型;用P型硅材料為襯底制作的稱為PNP結(jié)構(gòu),稱為3CU型。
圖1 3DU型硅光電三極管的結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)
光電三極管的特性
1)伏安特性
光電三極管在偏置電壓為零時(shí),無(wú)論光照度有多強(qiáng),集電極電流都為零。偏置電壓要保證光電三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置,而集電結(jié)處于反向偏置。隨著偏置電壓的增高伏安特性曲線趨于平坦。
光電三極管的伏安特性曲線向上偏斜,間距增大。這是因?yàn)楣怆娙龢O管除具有光電靈敏度外,還具有電流增益β,并且,β值隨光電流的增大而增大。
2)時(shí)間響應(yīng)(頻率特性)
光電三極管的時(shí)間響應(yīng)常與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)及偏置電路等參數(shù)有關(guān)。光電三極管的時(shí)間響應(yīng)由以下四部分組成:
① 光生載流子對(duì)發(fā)射結(jié)電容Cbe和集電結(jié)電容Cbc的充放電時(shí)間;
② 光生載流子渡越基區(qū)所需要的時(shí)間;
③ 光生載流子被收集到集電極的時(shí)間;
④ 輸出電路的等效負(fù)載電阻RL與等效電容CCe所構(gòu)成的RC時(shí)間;
總時(shí)間常數(shù)為上述四項(xiàng)和。比光電二極管的時(shí)間響應(yīng)長(zhǎng)。
3)溫度特性
硅光電二極管和硅光電三極管的暗電流Id和光電流IL均隨溫度而變化,由于硅光電三極管具有電流放大功能,所以硅光電三極管的暗電流Id和亮電流IL受溫度的影響要比硅光電二極管大得多。
4)光譜響應(yīng)
光電二極管與光電三極管具有相同的光譜響應(yīng)。它的響應(yīng)范圍為0.4~1.1μm,峰值波長(zhǎng)為0.85μm。
光電三極管的特點(diǎn)是什么
光電三極管的特點(diǎn)是不僅能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,而且同時(shí)還具有放大功能。光電三極管可以等效為光電二極管和普通三極管的組合元件。光電三極管基極與集電極間的PN相當(dāng)于一個(gè)光電二極管,在光照下產(chǎn)生的光電流又從基極進(jìn)入三極管放大,因此光電三極管輸出的光電流可達(dá)光電二極管的N倍。
光電三極管的作用什么?
光電三極管的主要作用是光控。由于光電三極管本身具有放大作用,給使用帶來(lái)了很大方便。由于光控器件采用了光電三極管,因此該電路比使用光電二極管的同類同路簡(jiǎn)化許多。
選用光電二極管還是光電三極管
光電二極管和光電三極管各有所長(zhǎng)。光電二極管溫度特性和輸出線性度好、響應(yīng)時(shí)間快;光電三極管靈敏度高、輸出光電流大。因此,在對(duì)輸出線性要求較高或工作頻率較高的場(chǎng)合應(yīng)選光電二極管;而一般的光電控制電路要求靈敏度高,應(yīng)選光電三極管。