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光电三极管ppt整理
光电三极管 D组 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。 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) 光电二极管的工作原理 发射极 集电极 基极 发射极 集电极 c b e Ic Ip Ib Vo 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 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。 光电二极管的工作原理 达林顿 光电三极管 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。 光电三极管的主要特性——光谱特性 入射光 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。 硅 锗 λ/nm 4000 8000 12000 16000 相对灵敏度/% 100 80 60 40 20 0 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。 光电三极管的主要特性——伏安特性 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。 I/mA 0 2 4 6 20 40 60 80 U/V 500lx 1000lx 1500lx 2000lx 2500lx 光电三极管的主要特性——光照特性 I/μA L/lx 200 400 600 800 1000 0 1.0 2.0 3.0 光敏晶体管的光照特性 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。 光电三极管的主要特性——温度特性 暗电流/mA 10 20 30 50 70 T /oC 25 0 50 40 60 光电流/mA 100 0 200 300 400 80 10 20 30 40 50 60 70 T/oC 光电三极管的温度特性 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。 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 0 100 1000 500 5000 10000 100 20 40 60 80 调制频率 / Hz 相对灵敏度/% 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 R2 R1 A 3DG12 V J R2 R1 A 3DG12 V 光电三极管的应用 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
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