光電晶體管是固態(tài)器件，用作具有內(nèi)部增益的光檢測器并用于提供模擬或數(shù)字信號。幾乎所有依賴光的電子設(shè)備（如煙霧探測器和光學(xué)遙控器）都在其系統(tǒng)中使用光電晶體管。這些設(shè)備將檢測到的光轉(zhuǎn)換為電流以供電路使用。

本應(yīng)用筆記介紹了有關(guān)光電晶體管的一些基本事實，包括其在行業(yè)中常用的不同架構(gòu)。它討論了它的操作以及這些設(shè)備內(nèi)部的工作原理。

當光電晶體管檢測到近紅外范圍內(nèi)的光時，共發(fā)射極放大器電路（圖 1）產(chǎn)生一個輸出，該輸出從高狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜖顟B(tài)。近紅外區(qū)域的光的波長范圍約為 700 納米 (nm) 至 1100 nm。輸出是通過在電壓源和組件的集電極引腳之間連接一個電阻來產(chǎn)生的。在集電極的終端讀取輸出電壓。之所以稱為放大電路，是因為檢測到光時元件中產(chǎn)生的電流很小。然而，該組件有一個內(nèi)部放大器（在本例中為光電晶體管），可將該電流放大到有用的水平。

共發(fā)射極放大器

共集電極放大器（圖 2）產(chǎn)生一個輸出，當光電晶體管檢測到紅外光時，該輸出從低狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦郀顟B(tài)。輸出是通過在組件的發(fā)射極引腳和地之間連接一個電阻來產(chǎn)生的。在發(fā)射極端子讀取輸出。

共集電極放大器

在兩個電路中，光電晶體管都可以在兩種模式下使用，即有源模式和開關(guān)模式。在有源模式下工作意味著光電晶體管產(chǎn)生與組件接收到的光成比例的響應(yīng)，直至達到特定的光水平。當光量超過該水平時，光電晶體管變得飽和，即使光照水平增加，輸出也不會增加。此模式在需要檢測兩個級別的輸入以進行比較的應(yīng)用中非常有用。在開關(guān)模式下操作意味著光電晶體管將響應(yīng)光線“關(guān)閉”（截止）或“開啟”（飽和）。當物體檢測或編碼器感測需要數(shù)字輸出時，此模式非常有用。

通過調(diào)整放大器電路中的負載電阻，可以設(shè)置工作模式。電阻器的正確值可由以下公式確定：

• 活動模式：VCC > RL x ICC
• 開關(guān)模式：VCC < RL x ICC

通常 5kΩ 或更高的電阻值足以在開關(guān)模式下操作光電晶體管。開關(guān)模式下的高電平輸出電壓應(yīng)等于電源電壓。開關(guān)模式下的低電平輸出電壓應(yīng)小于 0.8 伏。
剛剛描述的電路可以應(yīng)用于飛兆半導(dǎo)體提供的所有兩個引腳 IR 光電晶體管組件。它們還可以應(yīng)用于具有基極引線的三針光電晶體管組件。

第三個光電晶體管電路（圖 3）僅涉及具有基極連接的三個引線組件。對基極的訪問允許連接基極-發(fā)射極電阻器。高 RBE 值將防止低水平的光觸發(fā)光電晶體管，并有助于提供更多數(shù)字輸出。集電極和發(fā)射極端子可以以與上述相同的方式連接。Fairchild Semiconductor 僅提供采用密封（金屬罐）封裝的三引線組件。

帶基極連接的光電晶體管電路

最后，光電晶體管應(yīng)偏置（施加到 VCC 的電壓）為 5 伏。最大偏壓為 16 V，但是組件的性能不會隨著更大的偏壓而改變，除非將光電晶體管用作開關(guān) - 高電平輸出將等于更高的設(shè)置。

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