Фототранзисторы

Фототранзистор — это фотогальванический приемник излучения, фоточувствительный элемент которого содер­жит структуру транзистора, обеспечивающую усиление.

Конструктивно фототранзистор выполняется таким об­разом, чтобы световой поток воздействовал на базовую об­ласть. Обычно фототранзистор включается по схеме ОЭ (рис.47, а), и через его коллекторный переход при отсутствии освещения протекает темновой ток. При освещении базы в ней происходит генерация дополни­тельных пар электрон—дырка.

Рис. 47. Схема включения фототранзистора (а, б) и его выходные ВАХ (в)

Дырки, являющиеся в п - базе неосновными носителями заряда, диффундируют к коллекторному переходу и втягиваются его полем в коллектор, образуя первую составляющую коллекторного фототока I ф1. Для электронов электрическое поле коллекторного перехо­да представляет потенциальный барьер, поэтому, если вы­вод базы оставить неподключенным, то неравновесные элек­троны останутся в базе, уменьшая потенциальный барьер эмиттерного перехода. Это вызовет инжекцию дырок из р- эмиттера в базу, которые диффундируют к коллекторному переходу и образуют вторую составляющую коллекторного фототока I ф2.

Если базовый вывод подключить к источнику напряже­ния, как это делается у обычного биполярного транзистора, то можно получить не только оптическое, но и электрическое управление коллекторным током фототранзистора.

Вольтамперные характеристики фототранзистора подоб­ны ВАХ фотодиода (рис.47, в), но характеризуются боль­шими значениями токов. Конструктивно фототранзистор изготавливается таким образом, чтобы световой поток об­лучал область базы.

Основными параметрами фототранзисторов являются то­ковая чувствительность S1, коэффициент усиления по фототоку Ку ф (несколько сотен) и ширина полосы пропускания (у биполярных транзисторов она составляет 10.⁴.. 10⁵ Гц).

Рис. 48. Структура (а), схема включения (б) и стоковые (выходные) характеристики (в) полевого фототранзистора

Более высокую фоточувствительность и полосу пропускания (10⁶ – 10⁸ Гц)имеют полевые транзисторы. Полевой фототранзистор выполняется с управляющим р-п- переходом и имеет три электрода: сток, исток и затвор (рис. 48,а). ЭДП затвор-канал выполняет функцию фотодиода, фототок которого создает напряжение на резисторе R_З. Так как

U _ЗИ =E _З –I _З R _З,

то при Е з = const (рис.48, б) с изменением освещенности изменяется ток затвора I з (ток фотодиода), что приводит к изменению напряжения Uзи и, как следствие этого, изменению тока стока I с (рис. 48, в).