imported>Alex NB OT: замена имён и значений устаревшего неподдерживаемого InternetArchiveBot формата параметров доступности ссылок (1)

2025-07-16T10:13:42Z

замена имён и значений устаревшего неподдерживаемого InternetArchiveBot формата параметров доступности ссылок (1)

Новая страница

{|align="right" cellpadding="0" cellspacing="0" style="margin-right:1em"
|-valign="top"
|[[Файл:Fototranzystor.jpg|thumb|Фототранзистор в металлостеклянном корпусе с прозрачным окном]]
|[[Файл:PhototransistorSymbol.png|thumb|120px|Схематическое изображение фототранзистора на электрических схемах]]
|}
'''Фототранзи́стор''' — [[Оптоэлектроника|оптоэлектронный]] [[полупроводник]]овый прибор, вариант [[биполярный транзистор|биполярного транзистора]]. Отличается от обычного биполярного транзистора тем, что полупроводниковый базовый слой прибора доступен для воздействия внешнего оптического облучения, за счёт этого ток через прибор зависит от интенсивности этого облучения.

Отличается от [[фотодиод]]а тем, что обладает внутренним усилением фототока и поэтому большей чувствительностью к оптическому излучению.

Фототранзистор может иметь полупроводниковую структуру как [[p-n-переход|n-p-n]], так и p-n-p транзистора.

Большинство промышленных типов фототранзисторов не имеют электрического вывода базы, но в некоторых моделях такой вывод имеется и обычно служит для смещения начальной рабочей точки прибора подачей в базу некоторого тока.

== История ==
Фототранзистор изобрёл Джон Нортроп Шив (''John Northrup Shive'') в 1948 г., во время его работы в ''[[Лаборатории Белла|Bell Laboratories]]''<ref>''Michael Riordan, Lillian Hoddeson'' Crystal Fire: The Invention of the Transistor and the Birth of the Information Age / ISBN 978-0-393-31851-7</ref>, но об этом изобретении было заявлено только в 1950 г.<ref>{{Cite web |url=http://www.smecc.org/phototransistor.htm |title=Phototransistor |access-date=2017-05-11 |archive-date=2015-07-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150704010847/http://www.smecc.org/phototransistor.htm |url-status=live }}</ref> Тогда же фототранзисторы были впервые применены в считывателе перфокарт в автоматической телефонной станции.

== Принцип работы фототранзистора ==
Биполярный фототранзистор — полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя слоями полупроводника чередующегося типа проводимости — аналог обычного биполярного транзистора с управлением базовым током. Но в фототранзисторе базовым током является фототок. При освещении базового слоя фототранзистора в его базе за счет [[Фотоэффект|внутреннего фотоэффекта]] генерируются электронно-дырочные пары, порождая фототок. Этот процесс снижает [[потенциальный барьер]] от [[Контактная разность потенциалов|контактной разности потенциалов]] в эмиттерно-базовом переходе, что увеличивает [[Диффузия|диффузию]] неосновных носителей (для базы) из эмиттера в базу, то есть можно считать, что в этом приборе фототок является базовым током обычного транзистора. Можно сказать, что фототранзистор подобен обычному биполярному транзистору, между выводами коллектора и базы которого включен обратносмещенный фотодиод.

Как известно, транзистор обладает способностью усиливать базовый ток <math>I_B,</math> коэффициент усиления <math>\beta = I_C/I_B >> 1,</math> поэтому ток коллектора <math>I_C</math> и равный ему ток эмиттера <math>I_E</math> в <math>\beta</math> раз больше исходного фототока. Таким образом, светочувствительность фототранзистора больше светочувствительности фотодиода с равной площадью фотоприемной поверхности в несколько десятков и до нескольких сотен раз.

== Основные параметры фототранзистора ==

=== Чувствительность ===
Токовая чувствительность <math>S_{i,{\Phi}}</math> по световому потоку фототранзистора определяется отношением тока через прибор <math>I_{\Phi}</math> к вызвавшему этот ток световому потоку <math>\Phi:</math>

: <math>S_{i,{\Phi}}=\frac {I_\Phi}{\Phi}.</math>

Токовая чувствительность современных фототранзисторов достигает нескольких сотен [[Ампер|мА]]/[[Люмен|лм]].

=== Темновой ток ===
Даже в отсутствие освещения через прибор протекает некоторый ток, называемый [[Темновой ток|темновым током]]. Этот ток мешает регистрации слабых световых потоков, так как «маскирует» полезный сигнал, и при изготовлении фототранзисторов его стремятся уменьшить разными технологическими приёмами. Кроме того, величина темнового тока существенно зависит от температуры полупроводниковой структуры и нарастает при её повышении приблизительно так же, как и обратный ток p-n-перехода в любом полупроводниковом приборе. Поэтому для снижения темнового тока иногда применяют принудительное охлаждение прибора.

При прочих равных, величина темнового тока сильно зависит от ширины [[Запрещённая зона|запрещённой зоны]] полупроводника и снижается при её увеличении. Поэтому характерные значения темнового тока при комнатной температуре [[Германий|германиевых]] фототранзисторов порядка единиц мкА, [[Кремний|кремниевых]] — долей мкА, [[Арсенид галлия|арсенидо-галлиевых]] — десятков пкА.

=== Спектральная чувствительность ===
[[Файл:Response silicon photodiode-ru.svg|thumb|Типовая спектральная чувствительность кремниевого фототранзистора]]
Чувствительность фототранзистора зависит от [[Длина волны|длины волны]] падающего излучения. Например, для кремниевых приборов максимум чувствительности находится в диапазоне 850—930 нм — красный и ближний [[Инфракрасное излучение|инфракрасный]] диапазоны. Для ближнего [[Ультрафиолетовое излучение|ультрафиолетового излучения]] (~400 нм) чувствительность снижается в ~10 раз от максимальной. Также чувствительность снижается при увеличении длины волны и для длин волн свыше ~1150 нм — [[Край полосы поглощения|край оптической полосы поглощения]] кремния, снижается до нуля.

=== Быстродействие ===
Фототранзисторы по сравнению с [[фотодиод]]ами имеют относительно низкое быстродействие. Это обусловлено конечным временем рассасывания [[Неосновные носители|неосновных носителей]] в базе при снижении освещённости. Кроме того, если напряжение между коллектором и эмиттером изменяется при изменении освещённости, что имеет место в некоторых схемах электрического включения прибора, дополнительно снижает быстродействие [[эффект Миллера]], обусловленный ёмкостью коллектор — база p-n-перехода. Практически диапазон рабочих частот фототранзисторов ограничен несколькими сотнями килогерц — единицами мегагерц и зависит от схемы включения.

== Включение фототранзисторов в электрические цепи ==
Классическое включение прибора — со смещённым в обратном направлении коллекторным переходом, то есть для прибора со структурой n-p-n на коллектор подается положительное относительно эмиттера напряжение и наоборот для структуры p-n-p.

Для приборов, имеющих третий электрический вывод базы, возможно включение по любой из схем включения обычного биполярного транзистора — с [[Каскад с общим эмиттером|общим эмиттером]], [[Каскад с общей базой|базой]] или [[Каскад с общим коллектором|коллектор]]ом. При этом внешний ток базы задает положение «темновой рабочей точки» на [[Вольт-амперная характеристика|вольт-амперной характеристике]].

Иногда трёхвыводные фототранзисторы для увеличения быстродействия включают как обычный фотодиод, проигрывая при этом в чувствительности, но выигрывая в быстродействии.

== Преимущества и недостатки фототранзисторов ==
Основное преимущество фототранзисторов по сравнению с фотодиодами — высокая чувствительность к излучению.

Недостатки — низкое быстродействие, поэтому эти приборы непригодны для применения в качестве приемников излучения в высокоскоростных [[Оптоволоконная связь|оптоволоконных линиях связи]]. Также недостаток фототранзисторов — относительно большой темновой ток.

== Конструкция корпусов ==
Приборы, предназначенные для приема внешнего излучения заключают в пластмассовый, металлостеклянный или металлокерамический корпус с прозрачным окошком или линзой, изготовленных из пластмассы или стекла. Исключение составляют фототранзисторы, входящие в состав [[оптрон]]ов, заключенные совместно с источником излучения в непрозрачный корпус.

Приборы, оформленные в металлостеклянных и металлокерамических корпусах, обычно имеют дополнительно электрический вывод базы.

== Применение ==
{|align="right" cellpadding="0" cellspacing="0" style="margin-right:1em"
|-valign="top"
|[[File:Optoisolator.svg|мини|Оптопара светодиод — фототранзистор]]
|[[Файл:Darlington-int.svg|thumb|Оптопара с составным транзистором фототранзистор-транзистор по [[Составной транзистор|схеме Дарлингтона]] с дополнительным выводом коллектора второго транзистора]]
|}
Так как фототранзисторы более чувствительны чем фотодиоды, их удобно применять в качестве приёмников излучения в различных системах автоматики безопасности, системах [[Охранная сигнализация|охранной сигнализации]], считывателях [[Перфокарта|перфокарт]] и [[Перфолента (носитель информации)|перфолент]], датчиках положения и расстояния и других применениях, где некритично быстродействие.

Часто фототранзисторы применяют в оптопарах в качестве приёмников излучения в [[оптрон]]ах.

== См. также ==
* [[Фотодиод]]
* [[Фототиристор]]
* [[Оптрон]]
* [[Фоторезистор]]

== Примечания ==
{{примечания}}

{{электронные компоненты}}

[[Категория:Транзисторы]]
[[Категория:Оптоэлектроника]]
[[Категория:Светочувствительные приборы]]

Фототранзистор - История изменений

imported>Alex NB OT: замена имён и значений устаревшего неподдерживаемого InternetArchiveBot формата параметров доступности ссылок (1)