光电三极管：结构 工作原理

罐封闭型(玻璃窗口)
树脂封入型 (平导线透型)
罐封闭型(玻璃透镜) 树脂封入型(单端窗)
光电二极管的工作原理
c
Ip
Ic
b Ib
e
Vo
集电极
集电
极
基极
发射极
发射 极
Ic I p I p 1 I p
光敏三极管的结构原理、工作原理和电气图形符号
光电二极管的工作原理
工作过程：一、光电转换；二、光电流放大
制频率要求在5kHz以下。硅管的频率响应要比锗管好。
RL=1kΩ RL=10kΩ RL=100kΩ
相100
对 80
灵 敏
60
度 40
/% 20
0
100 500 1000 5000 10000 调制频率 / Hz
光电三极管的频率特性
光电三极管的应用
光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路。
J
A
R2
/%
相 100
对 灵
80
硅
敏 度源自文库
60
40
20 0
4000
8000
12000
锗
16000
入射光
λ/nm
硅的峰值波长为 900nm，锗的峰值波长为 1500nm。由于锗管的暗 电流比硅管大，因此锗管 的性能较差。故在可见光 或探测赤热状态物体时， 一般选用硅管；但对红外 线进行探测时,则采用锗管 较合适。
VCC
VCC
基本应用电路
光电二极管的工作原理
光电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，请参照左图所示。
I/mA
6
2500lx
伏安特性
4
2
0
20
2000lx 1500lx 1000lx 500lx
40
60
U/V
80
光电三极管的主要特性——光照特性
光电三极管的光照特性如图所示。它给出了光敏三极管的输
出电流 I 和照度之间的关系。它们之间呈现了近似线性关系。
当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象，从而使光电三极管 既可作线性转换元件，也可作开关元件。
光电二极管的工作原理
为了提高光电三极管的频率响应、增益和减小 体积。将光电二极管、三极管制作在一个硅片上构 成集成器件。
达林顿 光电三极管
光电三极管的主要特性——光谱特性
光电三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的波长 增加时，相对灵敏度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电 子空穴对。当入射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降，这是由 于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面激发的电子空穴 对不能到达PN结，因而使相对灵敏度下降。
光电三极管
光电三极管是以接受光 的信号而将其变换为电气信 号为目的而制成的晶体管， 也 称 为 光 敏 三 极 管 （ Photo Transistor）。
光电三极管的结构
最普遍的外形如 图所示。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。
光电三极管的主要特性——伏安特性
光电三极管的伏安特性曲线如图所示。光电三极管在不同的 照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输 出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极e与基极b之间的 PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三极管 看作一般的晶体管。光电三极管能把光信号变成电信号，而且 输出的电信号较大。
另一种方法是在亮通电路的基础上加一级倒相器，也可完成 暗通电路的作用。
要说明的是，亮通和暗通是相对而言的，以上分析都是假定 继电器高压开关工作在常开状态，如工作在常闭状态，则亮通和 暗通也就反过来。
光电三极管的应用
3、路灯、霓虹灯 的自动控制电路
如要求路灯控制 灵敏，可采用如 图电路。
I/μA
3.0
2.0
1.0
0
200
400
600
800 1000
L/lx
光敏晶体管的光照特性
光电三极管的主要特性——温度特性
光电三极管的温度特性曲线反映的是光电三极管的暗电流及 光电流与温度的关系。从特性曲线可以看出，温度变化对光电 流的影响很小，而对暗电流的影响很大．所以电子线路中应该 对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
R1
3DG 12 V
R1
J
A
R2
3DG 12 V
光电三极管的应用
1．亮通光电控制电路
当有光线照射于 光电器件上时，使继 电器有足够的电流而 动作，这种电路称为 亮通光电控制电路， 也叫明通控制电路。 最简单的亮通电路如 图所示。
光电三极管的应用
2．暗通光电控制电路 如果光电继电器不受
光照时能使继电器动作， 而受光照时继电器释放， 则称它为暗通控制电路。
暗电流/mA
光电流/mA
50 25 0
10 20 30 40 50 60 70 T /ºC
400
300 200
100 0
10 20 30 40 50 60 70 80 T/ºC
光电三极管的温度特性
光电三极管的主要特性——频率特性
光电三极管的频率特性曲线如图所示。光电三极管的频率特性 受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应。一般来说， 光电三极管的频率响应比光电二极管差。对于锗管，入射光的调