介绍光电晶体管

根据我的经验，光探测和光测量应用是最常用的光敏二极管。但我们无法回避的事实是，光电二极管产生非常小的输出电流，这可能导致设计上的挑战，你可能会在某些情况下，倾向于避免。

这篇文章和下面的文章提供了两种比光敏二极管产生更高输出电流的光敏器件的一些基本信息:光敏晶体管和光敏ic。后者指的是实质上是一个光电二极管和一个放大器集成到同一个封装中的器件。

什么是光电晶体管?

光电二极管可以产生光电流，因为它的结暴露在入射光下。光电晶体管具有类似的功能，只不过所述暴露的半导体材料是晶体管的基材双极结晶体管。

光电晶体管被描述为去掉基极的BJT，箭头表示基极对光敏感。本文中的其他图只描述了NPN光电晶体管。

有两种方法来考虑光电晶体管的特性。

首先，你可以用入射光的强度来替换流入普通晶体管基极的电流。在主动模式BJT行为的基本模型中，输出电流(即集电极电流)是输入电流(即基极电流)乘以称为β (β)的增益参数。对于光电晶体管，入射光就像一个微弱的信号应用到基极，输出电流比我们期望的光电二极管高得多，因为晶体管的能力内部放大信号应用到基极。

第二，你可以想象一个光电晶体管是一个BJT，一个光电二极管连接到基极，这样晶体管的输入信号就是光电二极管产生的光电流。在这个概念中，BJT就像一个附加的半导体器件，将电流增益应用于光电二极管的输出信号。

光电晶体管在概念上等同于驱动双极结晶体管基部的光电二极管。注意光电二极管的方向:光电流总是反向电流，光电二极管的方向是这样的光电流流入基极。

光电晶体管电路

与光电二极管一样，光电晶体管的目标是从光产生的电流中产生可用的输出电压。由于光电管的半导体结构中内置了放大功能，所以我们不需要晶体管基于运放的跨阻抗放大器。相反，我们可以使用放大器配置，我们已经知道从非光敏BJT应用。

的共集电极和共发射极配置都是将光转换为电压的可行选择。我更喜欢共发射极方法，因为我发现它更直观，但你可能喜欢共集电极放大器，如果你喜欢避免倒置-即。，如果你想要更高的照度产生更高的输出电压。

您可以使用共集电极或共发射极放大器配置将您的光电晶体管转换为照明-电压转换器。

光电晶体管和二极管

光敏晶体管看起来似乎是光敏二极管的一个重大改进，但它们并不像你想象的那么受欢迎。内部电流放大在理论上是一个重要的优势，但有许多资源可以帮助工程师设计高性能的TIA，其中我更喜欢TIA方法。

此外，光电晶体管在一些重要方面是较差的。

• 光电管在照度和输出电流之间维持线性关系的能力较差。如果你所需要的只是一个能产生数字输出电压的开/关光检测器，那么这并不重要。我的光敏应用往往需要模拟输出信号，我本能地贬低光电晶体管有限的线性度。
• 光电二极管比光电晶体管实现更快的响应。宽带宽的重要性取决于应用程序的要求，在许多情况下，光电晶体管将是完全足够的。与此同时，你不想围绕一个光电晶体管设计你的系统，然后在一年后，当有人想要将最大操作频率提高一个数量级时，就被迫对设计进行大修。
• 光电晶体管的重要性能参数对温度的敏感性比光电二极管高。如果你的产品总是在室温下运行，这就不是问题。如果你使用汽车或军用系统，光电晶体管的温度引起的性能变化可能会引起头痛。

结论

光电晶体管提供更高的光产生输出电流，同时施加一些性能限制。我喜欢二极管;然而，必须有相当多的应用，它是有意义的使用一个光电晶体管，然后消除成本和复杂的TIA。