光电三极管
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光电三极管作用光电三极管是一种重要的光电器件,其作用在于将光信号转换为电信号。
本文将从光电三极管的原理、结构、特性以及应用等方面进行详细介绍。
一、光电三极管的原理光电三极管是一种半导体器件,由P型、N型和P型三个区域组成。
当光照射到P-N结附近时,光子会激发P-N结中的电子跃迁,从而产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对会被电场分离,电子被N区吸收,空穴被P区吸收,形成电流。
因此,光电三极管的作用就是将光信号转化为电信号。
二、光电三极管的结构光电三极管由基区、发射区和收集区组成。
基区是控制区,用于控制光电三极管的放大作用。
发射区是光照射的区域,光子在此区域激发电子-空穴对。
收集区是电流输出的区域,将激发产生的电子-空穴对收集起来。
三、光电三极管的特性1. 高灵敏度:光电三极管对光信号的响应速度非常快,可以达到纳秒级别。
2. 宽波长范围:光电三极管对光信号的波长范围较宽,可以覆盖可见光和红外光等波段。
3. 低功耗:光电三极管在工作过程中,消耗的能量较少,功耗相对较低。
4. 高分辨率:光电三极管可以对微弱的光信号进行高分辨率的检测和测量。
四、光电三极管的应用1. 光通信:光电三极管可以将光信号转化为电信号,用于光通信系统中的光电转换。
2. 光电控制:光电三极管可以通过控制电流的方式对光信号进行调节和控制,广泛应用于光电控制系统中。
3. 光电检测:光电三极管可以对光信号进行检测和测量,用于光强度测量、光谱分析等领域。
4. 光电传感:光电三极管可以将光信号转化为电信号,用于光电传感器中,如光电开关、光电编码器等。
光电三极管作为一种重要的光电器件,在光通信、光电控制、光电检测和光电传感等领域中具有广泛的应用前景。
它的高灵敏度、宽波长范围、低功耗和高分辨率等特性,使得它成为光电领域中不可或缺的组成部分。
随着科技的不断发展,相信光电三极管在各个领域的应用将会越来越广泛,为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
光电二极管三极管基本特性和主要参数光电二极管基本特性和主要参数类别:显示与光电①电压·电流特性。
光电二极管的电压—电流特性在无光照时,它的特性与一般二极管一样。
受光后,它的特性曲线沿电流轴向下平移,平移的幅度与光照强度成正比例。
特性曲线在第三象限时,表达了管子在加有反向电压并受光照时的反向特性。
此特性表明:a.反向电流随入射光照度的增加而增大,在一定的反向电压范围内,反向电流的大小几乎与反向电压高低无关。
b.在入射照度一定时,光电二极管相当于一个恒流源,其输出电压与负载电阻增大而升高。
如只R1~>R2,则输出电压URl>Uc,其中URl=Uc—Ul,UR2=Uc—U2。
特性曲线在第四象限时,它呈光电池特性,光照强度越大,负载电阻越小,电流越大。
即R1>R2时,则I2>I1。
②反向工作电压UR。
在无光照时,光电二极管中反向电流≤0.2—0.31μA时,允许的最高反向电压一般不大于10V,最高可达50V。
③暗电流ID。
在无光照时,加一定反向电压时的反向漏电流与暗电流。
通常在50V反压下的暗电流小于100nA。
④光电流IL。
在受到一定光照及一定反压条件下,流过管子的电流为光电流。
一般光电流为几十μA,并且与照度成线性关系。
⑤光谱响应特性。
硅光电二极管的光谱范围为400~1100nm,其峰值波长为880~900nm,这与GaAs红外发光二极管的波长相匹配,可获得较高的传输效率。
光电三极管的特性类别:显示与光电光电三极管也是靠光的照射量来控制电流的器件。
它可等效看作一个光电二极管与一只晶体三极管的结合,所以它具有放大作用。
其最常用的材料是硅,一般仅引出集电极和发射极,其外形与发光二极管一样(也有引出基极的光电三极管,它常作温度补偿用)。
它的光谱范围与光电二极管相同。
(1)输出特性其输出特性与一般晶体三极管特性相同,差别仅在于参变量不同:三极管的参变量为基极电流,而光电三极管的参变量是入射的光照度。
光电三极管的工作原理光电三极管,也称为光电二极管,是一种电子元件,其工作原理基于光电效应。
其基本原理如下:1.光电效应:当光照射到半导体材料上时,光子会与半导体中的电子发生相互作用。
高能的光子能够将半导体中的某些电子从价带上解离,形成自由的电子和空穴对。
2.pn结:光电三极管的基本结构是由一个n型半导体和一个p型半导体组成的pn结。
当没有光照射时,pn结两侧形成一个内建电场,使得n区电子向p区移动而形成正电荷的空穴流。
3.光电三极管的结构:光电三极管的pn结能带差可决定了其工作方式。
通常,其外界接电极被称为阳极(A),与n区相连的接电极被称为阴极(K),与p区相连的接电极被称为阳极(C)。
4.工作原理:-暗电流:当光电三极管处于没有光照射的状态时,其阴极到阳极之间的电流被称为暗电流,主要由于热电子的扩散和漂移形成。
-光照射下的电流:当光照射到光电三极管的pn结时,光子能量被转化为电子能量,光子能够克服pn结的电场,使电子-空穴对通过电场,从而形成光电流。
该光电流会导致光电三极管的阴极到阳极之间的电流增加。
总结起来,光电三极管的工作原理就是利用光照射到半导体材料上时,光子与半导体中的电子相互作用,从而形成光电流。
通过控制光照射的强度,可以调节光电三极管的电流输出。
光电三极管在光电探测、光电转换等领域中有广泛应用。
光电三极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件,其工作原理基于光电效应。
光电效应是指当光束照射到物质表面时,光子与物质中的电子相互作用,使电子从原子或分子中脱离并产生电流的现象。
光电三极管的结构一般由两个pn结组成,也就是一个npn型的晶体管。
其中,中间的n区被光照射,当光子能量大于半导体的带隙能量时,光子能够打破束缚在原子中的电子,使其成为自由电子。
在光照射下,n区释放出的电子和空穴会在pn结的内建电场影响下发生漂移和扩散运动。
正电荷的空穴由p区向n 区移动,而负电荷的电子由n区向p区移动。
光电三极管工作原理光电三极管(Phototransistor)是一种可以将光信号转换为电信号的电子元件。
它是由光敏电阻和晶体管组成的二极管。
光电三极管常用于光电传感器和光电隔离器等应用中。
本文将对光电三极管的工作原理进行详细介绍。
光敏电阻是光电三极管的主要组成部分之一。
光敏电阻是一种对光敏感的电阻,它的电阻值会随着光照强度的变化而发生相应的变化。
当没有光照射到光敏电阻时,其电阻值较高;而当光照射到光敏电阻时,其电阻值会下降。
晶体管是光电三极管的另一个重要组成部分。
晶体管通常由三个区域构成,分别是发射区(Emitter)、基区(Base)和集电区(Collector)。
光电三极管中的晶体管是PN结型晶体管,基区和发射区之间形成一个P型到N型的结,而集电区与基区之间形成一个N型到P型的结。
光电三极管的工作原理基于光敏电阻与晶体管之间的相互作用。
当光照射到光敏电阻上时,光敏电阻的电阻值下降。
这会导致光电三极管整体电阻的变化。
当电阻值下降到一定程度时,会导致基区和发射区之间的电压发生变化,从而控制晶体管的导电电流。
在光照较弱的情况下,光电三极管中的晶体管处于饱和状态,大量的电流可以流过晶体管。
而在光照较强的情况下,光敏电阻的电阻值下降,导致基区和发射区之间的电压降低,晶体管进入截止状态,电流无法通过。
因此,光电三极管可以根据光强的变化来调节导电电流的大小,实现对光信号的转换。
光电三极管的工作原理可以进一步被应用于光电传感器中。
光电传感器通过将光电三极管与其他电子元件结合起来,可以实现对光信号的检测和测量。
光电传感器通常可以用于光电开关、光电计数器、光电编码器等应用中。
在实际应用中,光电三极管需要适当的电源电压来保证其正常工作。
同时,还需要注意光敏电阻的光照范围和特性曲线,以便与所需应用相匹配。
总之,光电三极管是一种能够将光信号转换为电信号的电子元件。
它由光敏电阻和晶体管组成,通过光敏电阻与晶体管之间的相互作用实现对光信号的转换。
光电三极管参数
光电三极管(PhotoelectricTransistor)是一种能将光信号转换为电信号的器件。
它由一个PNP或NPN型晶体管与敏感光电二极管组成。
以下是光电三极管的一些参数解释:
1.最大漏极电压(Vceo):光电三极管允许的最大电压跨越漏极和发射极之间的值。
2.最大光电流(Icmax):光电三极管在最大光照条件下,可承受的最大光电流。
3.放大倍数(β):光电三极管的放大倍数是指负载电流与基极电流之间的比率。
它衡量了光电三极管的放大效果。
4.光电电流(Iph):在光照条件下,从光电二极管产生的电流。
5.光照强度光流特性曲线(ILIF):表示光电三极管在不同光照强度下接收到的光照强度与光电流之间的关系。
6.相关噪声等参数:与其他传感器一样,光电三极管也会受到一些噪声的影响。
这些噪声包括热噪声和光热噪声等。
在选择光电三极管时,需要考虑这些噪声参数。
需要注意的是,光电三极管的具体参数可能因不同的厂家和型号而有所不同。
在选择和使用光电三极管时,需要根据具体的应用需求和技术要求仔细考虑这些参数。
3.3.4 光电三极管(光电晶体管)一. 工作原理光电三极管的工作原理分为两个过程:一是光电转换;二是光电流放大。
集电极输出的电流为:为提高光电三极管的增益,减小体积,常将光电二极管或光电三极管及三极管制作到一个硅片上构成集成光电器件。
二. 光电三极管特性1.伏安特性光电三极管在偏置电压为零时,无论光照度有多强,集电极电流都为零。
偏置电压要保证光电三极管的发射结处于正向偏置,而集电结处于反向偏置。
随着偏置电压的增高伏安特性曲线趋于平坦。
光电三极管的伏安特性曲线向上偏斜,间距增大。
这是因为光电三极管除具有光电灵敏度外,还具有电流增益β,并且,β值随光电流的增大而增大。
2.时间响应(频率特性)光电三极管的时间响应由以下四部分组成:① 光生载流子对发射结电容C be 和集电结电容C bc 的充放电时间; ② 光生载流子渡越基区所需要的时间;③ 光生载流子被收集到集电极的时间;④ 输出电路的等效负载电阻R L 与等效电容C ce 所构成的RC 时间。
总时间为上述四项和。
比光电二极管的时间响应长。
通常,硅光电二极管的时间常数一般在0.1µs 以内,PIN 和雪崩光电二极管为ns 数量级,硅光电三极管长达5~10µs。
3.温度特性硅光电二极管和硅光电三极管的暗电流I d 和光电流I L 均随温度而变化,由于硅光电三极管具有电流放大功能,所以硅光电三极管的暗电流I d 和亮电流I L 受温度的影响要比硅光电二极管大得多。
4.光谱响应光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。
图所示为典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线,它的响应范围为0.4~1.0μm ,峰值波长为0.85μm 。
对于光电二极管,减薄PN 结的厚度可以使短波段波长的光谱响应得到提高,因为PN 结的厚度减薄后,短波段的光谱容易被减薄的PN 结吸收(扩散长度减小)。
因此,可以制造出具有不同光谱响应的光伏器件,例如蓝敏器件和色敏器件等。
光电三极管作用光电三极管是一种基于光电效应原理工作的电子元件,它能将光信号转化为电信号,具有灵敏度高、响应速度快等特点。
光电三极管在电子技术领域有着广泛的应用,比如在通信、光电测量、光电控制等方面。
光电三极管的基本结构由三个区域组成:发射区、基区和集电区。
其中,发射区是光敏区域,它能够感受到外界的光信号;基区是控制区域,通过控制基极电流来调节光电三极管的工作状态;集电区是输出区域,它负责将光信号转化为电信号输出。
光电三极管的工作原理是基于光电效应。
当光照射到光电三极管的发射区时,产生的光子会激发发射区的载流子,使其变成电子和空穴。
这些载流子会在发射区电场的作用下分别向基区和集电区运动。
在基区,通过控制基极电流的大小,可以调节集电区的电流。
当光照强度增加时,发射区的载流子数量增加,进而引起基区电流和集电区电流的增加。
光电三极管具有很高的灵敏度,能够在微弱的光信号下工作。
这使得它在光电测量领域有着广泛的应用。
比如在光电电压测量中,光电三极管可以将光信号转化为电压信号,通过适当的电路处理,可以实现对光信号的精确测量。
光电三极管还在通信领域中发挥着重要作用。
在光纤通信中,光电三极管可以将光信号转化为电信号,实现光与电之间的转换。
它可以用作光电转换器件,将光信号转化为电信号进行传输。
光电三极管还可以应用于光电控制领域。
比如在自动光控系统中,光电三极管可以感受到环境光的强弱,并根据光强的变化来控制其他设备的工作状态。
通过光电三极管的光电转换功能,可以实现对光强的实时监测和控制。
光电三极管具有响应速度快的特点,其响应时间通常在微秒级别。
这使得它在高速通信和光电测量等领域具有重要应用。
在高速通信中,光电三极管可以实现高速光信号的接收和传输。
在光电测量中,光电三极管可以对高速光信号进行精确测量,满足实时监测的需求。
光电三极管作为一种基于光电效应原理工作的电子元件,在通信、光电测量、光电控制等领域具有广泛的应用。
它能够将光信号转化为电信号,并具有灵敏度高、响应速度快等特点。
三极管放大时管子内部的工作原理1、发射区向基区发射电子电源Ub经过电阻Rb加在发射结上,发射结正偏,发射区的多数载流子(自由电子)不断地越过发射结进入基区,形成发射极电流Ie。
同时基区多数载流子也向发射区扩散,但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度,可以不考虑这个电流,因此可以认为发射结主要是电子流。
2、基区中电子的扩散与复合电子进入基区后,先在靠近发射结的附近密集,渐渐形成电子浓度差,在浓度差的作用下,促使电子流在基区中向集电结扩散,被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。
也有很小一部分电子(因为基区很薄)与基区的空穴复合,扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。
3、集电区收集电子由于集电结外加反向电压很大,这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散,同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。
另外集电区的少数载流子(空穴)也会产生漂移运动,流向基区形成反向饱和电流,用Icbo来表示,其数值很小,但对温度却异常敏感。
硅光电三极管是用N型硅单晶做成N—P—N结构的。
管芯基区面积做得较大,发射区面积却做得较小,入射光线主要被基区吸收。
与光电二极管一样,入射光在基区中激发出电子与空穴。
在基区漂移场的作用下,电子被拉向集电区,而空穴被积聚在靠近发射区的一边。
由于空穴的积累而引起发射区势垒的降低,其结果相当于在发射区两端加上一个正向电压,从而引起了倍率为β+1(相当于三极管共发射极电路中的电流增益)的电子注入,这就是硅光电三极管的工作原理。
光敏三极管(光电三极管)基础知识什么叫光敏三极管以接受光的信号而将其变换为电气信号为目的而制成之晶体管称为光敏三极管,也叫光电三极管,英文名是Photo Transister。
光敏三极管的原理及作用光敏三极管一般在基极开放状态使用(外部导线有两条线的情形比较多),而将电压施加至射极、集极之两个端子,以便将逆偏压施至集极接合部。
在此状态下,光线入射于基极之表面时,受到反偏压之基极、集电极间即有光电流(Iλ)流过,发射极接地之晶体管的情形也一样,电流以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为流至外部端子之光电流(Ic),为便于了解起见,请参照图1所示。
达林顿晶体管工作情况;电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大,其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。
图1 光敏三极管的等效电路光敏三极管的结构及外形最普遍的外形如图2 所示。
罐形封闭(Can seal)之光敏三极管多半将半导体晶方装定在TO-18或TO-5封装引脚座后,利用附有玻璃之凸透镜及单纯之玻璃窗口之金属罩封闭成密不透气状态。
罐封闭型(玻璃窗口) 罐封闭型(玻璃透镜)树脂封入型(平导线透型) 树脂封入型(单端窗)图2 光敏三极管的外形光敏三极管的种类由外观上如图2所示,可以区分为罐封闭型与树脂封入型,而各型又可分别分为附有透镜之型式及单纯附有窗口之型式。
就半导体晶方言之,材料有硅(Si)与锗(Ge),大部份为硅。
在晶方构造方面,可分为普通晶体管型与达林顿晶体管型。
再从用途加以分类时,可以分为以交换动作为目的之光敏三极管与需要直线性之光敏三极管,但光敏三极管的主流为交换组件,需要直线性时,通常使用光二极管。
光敏三极管的选用在实际选用光敏三极管时,应注意按参数要求选择管型。
如要求灵敏度高,可选用达林顿型光敏三极管;如要求响应时间快,对温度敏感性小,就不选用光敏三极管而选用光敏二极管。
探测暗光一定要选择暗电流小的管子,同时可考虑有基极引出线的光敏三极管,通过偏置取得合适的工作点,提高光电流的放大系数。
例如,探测10-3勒克斯的弱光,光敏三极管的暗电流必须小于0.1nA。
光电三极管型号及参数部分国产光敏三极管参数:型号参数允许功耗mW最高工作电压UCEM/V暗电流ID/μA光电流mA峰值响应波长μm测试条件ICE=ID UCE=UCEM 1000IX UCE=10V3DU1170≥10≤0.30.5 ~ 10.883DU1250≥303DU13100≥503DU14100≥100≤0.20.5 ~ 13DU2130≥10≤0.31 ~ 23DU2250≥303DU23100≥503DU3170≥10≤0.3≥23DU3250≥303DU33100≥503DU 5130≥10≤0.2≥0.5光敏三极管的应用:光电耦合器,固态继电器,光遮断器,反射型转速传感器等等。
时间:2009-01-18 18:57:53 来源:资料室作者:集成电路编号:4942 更新日期20110225 072211光敏三极管(光电三极管)(Photo Transister)以接受光的信号而将其变换为电气信号为目的而制成之晶体管称为光敏三极管。
最普遍的外形如图1 所示。
罐形封闭(Can seal)的光敏三极管多半将半导体晶方装定在TO-18或TO-5封装引脚座后,利用附有玻璃之凸透镜及单纯之玻璃窗口之金属罩封闭成密不透气状态。
838电子罐封闭型(玻璃窗口) 罐封闭型(玻璃透镜)树脂封入型(平导线透型) 树脂封入型(单端窗)图1作用原理光敏三极管一般在基极开放状态使用(外部导线有两条线的情形比较多),而将电压施加至射极、集极之两个端子,以便将逆偏压施至集极接合部。
在此状态下,光线入射于基极之表面时,受到反偏压之基极、集电极间即有光电流(Iλ)流过,发射极接地之晶体管的情形也一样,电流以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为流至外部端子之光电流(Ic),为便于了解起见,请参照图2所示。
ab126计算公式大全图2 光敏三极管的等效电路达林顿晶体管工作情况;电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大,其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。
种类由外观上如图1所示,可以区分为罐封闭型与树脂封入型,而各型又可分别分为附有透镜之型式及单纯附有窗口之型式。
就半导体晶方言之,材料有硅(Si)与锗(Ge),大部份为硅。
在晶方构造方面,可分为普通晶体管型与达林顿晶体管型。
再从用途加以分类时,可以分为以交换动作为目的之光敏三极管与需要直线性之光敏三极管,但光敏三极管的主流为交换组件,需要直线性时,通常使用光二极管。
在实际选用光敏三极管时,应注意按参数要求选择管型。
如要求灵敏度高,可选用达林顿型光敏三极管;如要求响应时间快,对温度敏感性小,就不选用光敏三极管而选用光敏二极管。
探测暗光一定要选择暗电流小的管子,同时可考虑有基极引出线的光敏三极管,通过偏置取得合适的工作点,提高光电流的放大系数。
例如,探测10-3勒克斯的弱光,光敏三极管的暗电流必须小于0.1nA。
光电三极管特性曲线:照度特性曲线波长特性光电流/正电压特性光电三极管符号部分国产光敏三极管参数:型号允许功耗 mW最高工作电压 U CEM /V暗电流 ID/μA 光电流 mA 峰值响应波长 μm测试条件 I CE =I DU CE =U CEM1000IX U CE =10V3DU11 70 ≥10 ≤0.3 0.5 ~ 10.88新艺图库3DU12 50 ≥30 3DU13 100 ≥50 3DU14 100 ≥100 ≤0.2 0.5 ~ 13DU21 30 ≥10 ≤0.3 1 ~ 23DU22 50 ≥30 3DU23 100≥50光电耦合器的应用电路时间:2009-08-04 19:15:37 来源:资料室作者:编号:1180 更新日期20110225 072413应用于逻辑电路:使用光耦器件时,可输入不同电位之信号,简单地构成逻辑电路。
图1所示者为AND电路之例,除此之外,OR、NAND、NOR等逻辑电路也可以简单容易地加以构成。
图1 AND电路图应用于电源电路:光耦合组件广泛适用于直流电源之稳定化,如图2所示,可以将输出电压与基准电压作比较,而利用光电变换组件予以反馈(Fead back),使电源保持稳定。
图2 直流电源电路应用于固态继电器:将光耦合组件、闸流体与门路控制体组合起来,可以构成完全固态化的继电器。
大功率用光电耦合器件中,也有具备检出负载电力面在0V时施行交换之机能的光耦合组件,图3表示固态继电器之方框图。
图3 固态继电器之方框图使用作为噪声遏止器(Noise suppressor):使用发光二极管之光耦合器组件之输入阻抗比较小,而且可利用电流模态予以驱动,因此输出阻抗较大之噪声可以简单予以除去,故输入端之噪声不会在输出端显现出来。
又在光耦合组件中,信号只是透过光线由输入端传送到输出端,故输出入间之耦合电容比较小(0.5~2pF),绝缘电阻比较大(10^11~10^13Ω),故输出端之噪声不致于反馈至输入端。
以下是其二、三例:应用于逻辑电路间之分界面(Interface):将光耦合组件使用于电源不同之TTL 与HNIL 之分界面时,电路的构造非常简单,在图4 所示之情形中,HNIL侧之噪声对TTL侧不会有不良的影响。
图4 HNIL 与TTL 之分界面截波器:处理微小电流之截波型放大器,如果使用机械性的截波电路或场效晶体管时,会有响应速度不良及波尖噪声对信号电路产生不良影响之缺点,但如使用光耦合组件,则无此问题,截波电路之例如图5所示。
图5 使用光耦合组件之截波器用以除去负载所发生之噪声:图6 表示利用逻辑电路所发生之控制信号来驱动SCR,以便转接感应性负载之电路。
在此电路中,利用光耦合组件来防止负载侧所发生之波尖噪声反馈至逻辑电路侧。
图6 单向可控硅感应性负载之转接。