Mở đầu

Có lẽ “Transistor quang là gì? hay “Phototransistor là gì ?” là những câu hỏi làm các bạn khá băn khoăn. Hôm nay Dientu5ngay chúng mình sẽ cùng các bạn đi tìm hiểu nhé. Let’s go!

Định nghĩa

Transistor quang (Phototransistor) là một linh kiện bán dẫn ba lớp có vùng cực gốc (B) nhạy cảm với ánh sáng. Phần cực nền (cực B – Base) cảm nhận ánh sáng và chuyển nó thành dòng điện chạy giữa vùng thu (cực C – Collector) và vùng phát (Cực E -Emiter).

Cấu tạo của phototransistor tương tự như transistor thông thường , ngoại trừ cực B. Trong phototransistor, cực B không được nối với mạch điện, và thay vì dòng điện, năng lượng ánh sáng được lấy làm đầu vào.

Cấu tạo của phototransistor khá giống với transistor thông thường. Đầu tiên Gecmani và Silicon được sử dụng để chế tạo Transistor quang . Những lỗ nhỏ được tạo trên bề mặt của mối nối B-C có tác dụng như một thấu kính. Thấu kính hội tụ ánh sáng trên bề mặt.

Cấu tạo phototransistor

Ngày nay Transistor được làm bằng vật liệu có hiệu suất hấp thụ ánh sáng cao (như Gali và Arsenides). Điểm nối B-C được giữ ở phân cực thuận và đường giao nhau B-C được giữ ở phân cực ngược.

Khi không có ánh sáng chiếu trên bề mặt của Transistor, có ít hạt mang điện tích. Suy ra dòng điện bão hòa ngược nhỏ hay IB nhỏ..Năng lượng ánh sáng rơi vào mối nối B-C và tạo ra hạt tải điện đa số hơn, làm tăng thêm dòng điện vào dòng bão hòa ngược. Biểu đồ dưới đây cho thấy cường độ dòng điện tăng cùng với cường độ ánh sáng.

Transistor quang được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như máy dò khói, máy thu hồng ngoại, đầu đĩa CD, laser, v.v. để cảm nhận ánh sáng.

Ký hiệu của Transistor quang (Phototransistor)

Ký hiệu của phototransistor tương tự như ký hiệu của transistor thông thường. Sự khác biệt duy nhất là của hai mũi tên cho thấy ánh sáng tới trên cực B của phototransistor.

Hãy xem xét các Transistor thông thường đang có cực B bị hở mạch. Gọi dòng rò cực B (cực gốc hoặc cực nền) là I CBO . Ta có dòng điện qua cực góp © được tính theo công thức:

I C = βI B + (1 + B) I CBO

Khi dòng điện cơ bản I B = 0, Nó hoạt động như một mạch hở. Và dòng điện Collector trở thành.

I C = (1 + B) I CBO

Các phương trình trên chỉ ra rằng dòng điện cực góp tỷ lệ thuận với dòng điện rò cơ bản, tức là, I C tăng khi tăng dòng I CBO.

Nguyên lý hoạt động của Transistor quang

Transistor quang được tạo thành từ vật liệu bán dẫn . Khi ánh sáng chiếu vào vật liệu, các electron / lỗ trống tự do của vật liệu bán dẫn gây ra dòng điện chạy trong vùng cơ bản. Cực gốc (Base) của phototransistor sẽ chỉ được sử dụng để phân cực transistor. Trong trường hợp Transistor NPN , dòng điện chạy từ C về E, và trong Transistor PNP, dòng điện chạy từ E về C..

Ánh sáng đi vào vùng cực gốc của phototransistor tạo ra các cặp electron-lỗ trống. Sự tạo cặp electron-lỗ trống chủ yếu xảy ra theo xu hướng ngược nhau. Hiểu đơn giản là lớp nào nhiều electron thì đẩy bớt đi và ngược lại. Sự chuyển động của các electron dưới tác dụng của điện trường gây ra dòng điện trong vùng cực gốc. Khi có dòng IB ­thì làm Phototransistor thông và xuất hiện dòng IC. Hạn chế chính của phototransistor là chúng có đáp ứng tần số thấp.

So sánh Photodiode Vs Phototransistor

Điốt quang (Photodiode) và Phototransistor (Transistor quang) đều chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Nhưng phototransistor chủ yếu được ưu tiên hơn so với photodiode vì những ưu điểm sau của chúng.

• Mức tăng hiện tại trong phototransistor nhiều hơn phototransistor ngay cả khi cùng một lượng ánh sáng chiếu vào nó.
• Độ nhạy của phototransistor cao hơn photodiode.
• Transistor quang có thể được chuyển đổi thành Điốt quang bằng cách loại bỏ các cực phát của chúng.

Thời gian đáp ứng của photodiode cao hơn nhiều so với phototransistor. Dòng điện đầu ra của diode quang tính bằng microampe và nó có thể bật hoặc tắt tính bằng nano giây. Trong khi thời gian đáp ứng của phototransistor tính bằng micro giây và nó cung cấp dòng điện tính bằng miliampe.

Photodarlington – Người anh em của Phototransistor

Trong Photodarlington, hai Transistor được kết nối ngược trở lại thông qua cực gốc B được hiển thị trong hình bên dưới. Trong cách sắp xếp này, phototransistor tạo ra công suất cao hơn nhiều, tức là độ nhạy của chúng tăng lên.

Transistor photodarlington có thời gian chuyển mạch lớn, sử dụng cho các thiết yêu cầu độ chính xác cao.

Lời kết

Wow! Đã hết rồi sao, càng đọc càng thấy điện tử thật thú vị phải không các bạn. Hy vọng bài viết trên đã cung cấp cho các bạn hiểu thêm một chút về Transistor quang. Biết thêm về Phototransistor, Photodiode, Photodarlington này. Nếu các bạn có bất cứ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hãy để lại comment bên dưới nhé. mobitool.net – Chào thân ái!

CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG

Có thể bạn quan tâm

Tài liệu lập trình Arduino miễn phí

Tài liệu lập trình FPGA miễn phí

Tài liệu điện tử công nghiệp miễn phí

Tài liệu điện tử viễn thông miễn phí