基本介紹
- 中文名：光電三極體
- 外文名：phototriode
- 別稱：光敏三極體
- 特點：電流受外部光照控制
- 所屬：半導體光電器件
- 學科：電子技術
簡述,工作原理,測試方法,基本特性,光電特性,伏安特性,溫度特性,頻率特性,種類選擇,
簡述
光電三極體也稱光敏三極體，它的電流受外部光照控制，是一種半導體光電器件。光電三極體是一種相當於在三極體的基極和集電極之間接入一隻光電二極體的三極體，光電二極體的電流相當於二極體的基極電流。因為具有電流放大作用，光電三極體比光電二極體靈敏得多，在集電極可以輸出很大的光電流。
光電三極體有塑封、金屬封裝(頂部為玻璃鏡視窗)、陶瓷、樹脂等多種封裝結構，引腳分為兩腳和三腳型。一般兩個管腳的光電三極體，管腳分別為集電極和發射極，而光視窗則為基極。
在無光照射時，光電三極體處於截止狀態，無電信號輸出。當光信號照射光電三極體的基極時，光電三極體導通，首先通過光電二極體實現光電轉換，再經由三極體實現光電流的放大，從發射極或集電極輸出放大後的電信號。
工作原理
光電三極體的基本結構和普通三極體一樣，有兩個PN結。圖1為NPN型，b-c結為受光結，吸收入射光，基區面積較大，發射區面積較小。、當光入射到基極表面，產生光生電子-空穴對，會在b-c結電場作用下，電子向集電極漂移，而空穴移向基極，致使基極電位升高，在c、e間外加電壓作用下(c為+、e為-)大量電子由發射極注入，除少數在基極與空穴複合外，大量通過極薄的基極被集電極收集，成為輸出光電流。
圖1 光電三極體工作示意圖
圖1 光電三極體工作示意圖總之，光電三極體工作原理分為兩個過程：一是光電轉換；二是光電流放大。最大特點是輸出電流大，達毫安級。但回響速度比光電二極體慢得多，溫度效應也比光電二極體大得多。
測試方法
(1)電阻測量法(指針式萬用表1kΩ擋)。黑表筆接c極，紅表筆接e極，無光照時指針微動(接近∞)，隨著光照的增強電阻變小，光線較強時其阻值可降到幾kΩ～1kΩ以下。再將黑表筆接e極，紅表筆接c極，有無光照指針均為∞(或微動)，這管子就是好的。
(2)測電流法。工作電壓5V，電流表串接在電路中，c極接正，e極接負。無光照時小於0.3μA；光照增加時電流增加，可達2～5mA。
若用數字式萬用表20kΩ擋測試，紅表筆接c極，黑表筆接e極，完全黑暗時顯示1，光線增強時阻值隨之降低，最小可達1kΩ左右。
基本特性
光電特性
光電三極體的光電特性是指在正常偏壓下的集電極的電流與入射光照度之間的關係，如圖2所示。呈現出非線
圖2光電特性性。這是由於光電三極體中的電晶體的電流放大倍數口不是常數的緣故，β隨著光電流的增大而增大。由於光電三極體有電流放大作用，它的靈敏度比光電二極體高，輸出電流也比光電二極體大，多為毫安級(mA)。
伏安特性
光電三極體與一般光電二極體不同，光電三極體必須在有偏壓，且要保證光電三極體的發射結處於正向偏置，而集電極結處於反向偏壓才能工作。伏安特性曲線如3所示。入射到光電三極體的照度不同其伏安特性曲線稍有不同，但隨著電壓升高，輸出電流均逐漸達到飽和。
圖3伏安特性
圖3伏安特性溫度特性
由矽光電三極體受溫度的影響比矽光電二極體大得多。很顯然這是由於光電三極體有放大作用。另外也可看出，隨著溫度升高，暗電流增加很快，使輸出信噪比變差，不利於弱光的檢測。在進行光信號檢測時，應考慮到溫度對光電器件輸出的影響，必要時還需要採取適當的恆溫或溫度補償措施。
頻率特性
影響光電三極體頻率回響的因素除與光電二極體相同外，還受基區渡越時間和發射結電容、輸出電路的負載電阻的限制，因此頻率特性比光電二極體差。
