光敏三极管的主要技术特性及参数
第五讲 光敏三极管
大的信号电流－－b/c结大－－电容大－－ 频率响应降低
用上升时间和下降时间表示
高增益＋低输入阻抗的运算放大器，提高频 率响应和信号输出
温度特性
小信号时，温度升高，反向电流增 大，性能下降。
图2-57
光谱响应
由禁带宽度、几何工艺、制作工艺 决定
图2-58
特性参数和选用
注意：测试条件、型号
参数： 暗电流、光电流、电流放大 系 数、光调制截止频率、光谱峰 值波长、击穿电压、热阻、耗散功 率、集电极最大电流、灵敏度、光 谱响应范围、响应时间、使用温度、 结电容、最大使用功率、用途
性能比较和应用选择 接受光信号的方式
存在与否 按一定的频率交替变化 幅度大小 色度差异
光谱响应宽：PMT（偏紫外）和光敏电阻 （CdSe）（偏红外）
应用选择
要求：光电器件与被测信号、光学系统、 电子线路在特性和工作参数上匹配
选择要点： 1.与辐射信号源和光学系统在光谱特性上匹配。 2.光电转换特性与入射辐射能量匹配。
3.与光谱的调制形式、信号频率和波形匹配， 保证频率不失真的波形输出和良好的时间 响应。
预习
热电偶和热电堆原理与参数； 热敏电阻的原理与参数； 热释电探测器件的原理和参数。
性能比较
频率响应和时间响应：PMT和光电二极管 光电特性： PMT、光电二极管和光电池 灵敏度：PMT、雪崩光电二极管、光敏电
阻、光电三极管
输出电流大：大面积光电池、雪崩光电二 极管、光敏电阻、光电三极管
外加电压低：光电二、三极管，光电池无 外加电压
暗电流小：PMT、光电二极管
长期工作稳定性：光电二极管、光电池、 PMT和光电三极管
4.与输入电路在电特性上匹配，以保证有足够 大的转换系数、线性范围、信噪比、快速 的动态响应
光敏三极管基础知识1
光敏三极管基础知识一、光敏三极管简介光敏三极管（Phototransistor）和普通三极管相似，也有电流（Current）放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。
通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿（Temperature compensation）和附加控制等作用。
二、优越性当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。
不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
三、光敏晶体管半导体通过添加一部分微量元素会使其特性发生翻天覆地的变化。
光敏晶体管就是一种重要的衍生物。
视觉是人体最重要的感觉，因此，我觉得通过光来控制电路真是太精妙了，而光敏的二极管三极管恰好就完成这个任务。
因为光敏三极管由于还具有放大作用，因此应用比二极管更加广泛。
光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。
四、光敏三极管应用1.测量光亮度在教室图书馆，很多时候日光灯白天也亮着，在宿舍里面，日光灯经常是昼夜不息，同学们对这种浪费已经麻木不仁了。
有的同学早晨去教室，虽然教室很明亮但还要开灯，虽然一盏日光灯不会浪费多少资源，但积少成多，浪费就是很大了。
因此，我们可以在教室安装一个控制电路，当亮度达到一定程度的时候，使得教室里面和宿舍里面日光灯将无法启动。
我们可以利用光敏三极管附加电磁继电器来完成这个电路。
采光点的选取是一个关键，因为并不是每一个教室的明亮程度都是相同的，我们可以采用多点取样来达到这个要求。
例如在20个教室中都安放光敏三极管，我们可以设置，如果他们全部或者大部分亮度都很高，那么，日光灯就无法正常启动，达到节约能源的目的。
还有一种情况，就是如果有一天天空布满了乌云，亮度不够，那么日光灯可以开启了。
光敏三极管特性实验
• 根据暗通电路原理,试设计一个暗通控制电路。
实验内容
• 4、光敏管的应用——光控电路
• 右图为一无光照射时切 断电路，有光照射时接 通电路的亮通型光电控 制电路。
• 当有光照时，光电二/三 极管导通，处理电路中 的晶体管T(9013)基极电 压升高，T导通，给集电 极 负 载 的 LED 供 电 ， 电 流流过 LED ，使 其发光 。
• 4、光敏管的应用——光控电路连接
• 光敏三极管伏安特性
• 在给定光照条件下，光敏三极管两端电压与其输 出电流Ic间的关系即为其伏安特性，具体特性曲
线如图所示：
无光照射时，集电极— 照度 发射极间的漏电流称为
暗电流。
Iceo=Icbo·hFE
可见光敏三极管的暗电
流也比光敏二极管增大
偏压
了hFE倍。
实验原理
• 光敏三极管光照特性
• 在给定偏压条件下，光敏三极管输出电流Ic与入 射光照度间的关系为其光电/光照特性，具体特 性曲线如下图所示：
• 在三种照度下重复测量，将数据记录至相应 数据表格中，并绘制伏安特性曲线。
• 2、伏安特性测量 —电路连接
• 2、伏安特性测量—数据记录
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 弱 ）
电压（伏）
2
4
6
8
10
UR（伏） 电阻（欧姆）
光电流Ic
光敏二极管伏安特性测试数据表（照度： 中 ）
电压（伏）
2
4
光电传感与检测技术
实验二 光敏三极管特性实验
实验目的
• 熟悉光敏三极管的结构和工作原理。 • 了解光敏三极管的特性，当工作电压一定时，光
光敏三极管
光电三极管原理时间：2009-01-18 18:57:53 来源：资料室作者：集成电路光敏三极管(光电三极管)(Photo Transister)以接受光的信号而将其变换为电气信号为目的而制成之晶体管称为光敏三极管。
最普遍的外形如图1 所示。
罐形封闭(Can seal)之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)图1作用原理光敏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，请参照图2所示。
图2 光敏三极管的等效电路达林顿晶体管工作情况；电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大，其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。
种类由外观上如图1所示，可以区分为罐封闭型与树脂封入型，而各型又可分别分为附有透镜之型式及单纯附有窗口之型式。
就半导体晶方言之，材料有硅(Si)与锗(Ge)，大部份为硅。
在晶方构造方面，可分为普通晶体管型与达林顿晶体管型。
再从用途加以分类时，可以分为以交换动作为目的之光敏三极管与需要直线性之光敏三极管，但光敏三极管的主流为交换组件，需要直线性时，通常使用光二极管。
在实际选用光敏三极管时，应注意按参数要求选择管型。
如要求灵敏度高，可选用达林顿型光敏三极管；如要求响应时间快，对温度敏感性小，就不选用光敏三极管而选用光敏二极管。
探测暗光一定要选择暗电流小的管子，同时可考虑有基极引出线的光敏三极管，通过偏置取得合适的工作点，提高光电流的放大系数。
光敏三极管
透射式光电传感器是将砷化镓红外发光管和硅光敏三极管等，以相对的方向装在中间带槽的支架上。当槽内无物体时，砷化镓发光管发出的光直接照在硅光敏三极管的窗口上，从而产生一定大的电流输出，当有物体经过槽内时则挡住光线，光敏管无输出，以此可识别物体的有无。适用于光电控制、光电计量等电路中，可检测物体的有无、运动方向、转速等方面。
目前的光电三极管是采用硅材料制作而成的。这是由于硅元件较锗元件有小得多的暗电流和较小的温度系数。硅光电三极管是用N型硅单晶做成N—P—N结构的。管芯基区面积做得较大，发射区面积却做得较小，入射光线主要被基区吸收。与光电二极管一样，入射光在基区中激发出电子与空穴。在基区漂移场的作用下，电子被拉向集电区，而空穴被积聚在靠近发射区的一边。由于空穴的积累而引起发射区势垒的降低，其结果相当于在发射区两端加上一个正向电压，从而引起了倍率为β+1(相当于三极管共发射极电路中的电流增益)的电子注入，这就是硅光电三极管的工作原理。
常见的硅光电三极管有金属壳封装的，也有环氧平头式的，还有微型的。怎样识别其管脚呢?
对于金属壳封装的，金属下面有一个凸块，与凸块最近的那只脚为发射极e。如果该管仅有两只脚，那么剩下的那条脚则是光电三极管的集电极c；假若该管有三只脚，那么与e脚最近的则是基极b，离e脚远者则是集电极c。对环氧平头式、微型光电三极管的管脚识别方法是这样的：由于这两种管子的两只脚不一样，所以识别最容易——长脚为发射极e，短脚为集电极C 。
光电IC
光电IC是把受光元件和信号处理电路集成在一个芯片中的器件。有的检出入射光的有无而以“L”和“H”二值输出数字信号，也有的输出与入射光量成比例的模拟信号。广泛应用于光量测定、检测可视信息和位置信息的传感器及光通信接收器等方面光电集成电路传感器爱外界杂散光的影响小,即使在移动环镜下也可以稳定工作,因此十分适合打印机、复印机等办公设备使用。其中PDIC集成了内置放大器，用于激光探测器中，具有很小的噪声，适用于CD/VCD/DVD光头。复位芯片具有电压比较机能，用以CPU的复位，在复位电路设计上具有卓越的性价比。
光敏三极管
光敏三极管的特性研究一、光照特性二、伏安特性三、光谱响应特性◆实验目的掌握光敏三极管的结构、原理及光照特性、伏安特性和光响应特性◆实验仪器用具CSY-2000G主机箱、发光二极管、滤色片、光电器件实模板、光敏三极管、光照度探头；◆实验原理在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用晶体三管的电流放大效应制造光敏三极管，光敏三极管可以等效一个光电二极管与一个晶体管基极集电极并联。
实验原理图等效电路图◆光敏三极管的光照特性就是当光敏三极管的测量电压为+5V时，光敏三极管的光电流随着光照强度的变化而变化，即调节照度，测量对应的电流◆实验数据照度04080120160200LX00.110.220.390.56 1.11电流mA光照特性曲线图◆实验结论◆由图可以看出，光敏三极管的光照特性曲线不是严格线性的，其流过三极管的电流随着照度的增加而增大，且增大的速率也越来越快。
◆光敏三极管的伏安特性就是在一定的光照强度下，光电流随外加电压的变化而变化，即当照度一定时，调节电压，测量电流大小◆实验数据电压U1.32345照度（ＬＸ）100电流mA0.270.280.280.290.29200电流mA0.870.880.900.910.92◆100Lx 光电三极管伏安特性曲线图◆200Lx光电三极管伏安特性曲线图◆光电三极管伏安特性曲线图◆实验结论：随照度增加，光敏三极管的伏安特性曲线逐渐变密，且电压对光电流的影响没有照度那么大◆光电三极管的光谱响应特性◆光敏三极管对不同波长的光的接收灵敏度不一样，它有一个峰值响应波长，当入射光的波长大于响应波长时，相对灵敏度就会下降，光子能量太小，不足以激发电子空穴对，当入射光的波长小于波长时，相对灵敏度也会下降，由于光子在半导体表面附近就被吸收◆光谱响应特性：光敏三极管的灵敏度与辐射波长的关系，即当照度一定时，测量不同波长的光对光电流的影响◆实验数据波长nm400480530570610660照度（LX 10电流mA00.020.010.010.020.03 50电流00.130.080.090.110.18光敏三极管光谱响应特性曲线图实验结论：照度越大，光敏三极管对波长的灵敏度就越明显谢谢观赏Company Logo。
光敏三极管的识别与检测
光敏三极管的识别与检测展开全文光敏三极管是在光敏二极管的基础上产生的一种具有放大功能的光敏器件，在电路中多用VT 表示。
常见的光敏三极管的实物外形和电路符号如下图所示。
1．光敏三极管的分类与特点光敏三极管按构成可分为 NPN 型和 PNP 型两种，按放大能力光敏三极管可分为普通型和达林顿型两种。
光敏三极管的工作原理可等效为光敏二极管和普通三极管的组合，如下图所示。
如图中所示，b、c 极间的 PN 结就相当于一个光敏二极管，有光照时，光敏二极管导通，由其产生的导通电流I L 输入到三极管的b极，使三极管导通，它的c 极流过的电流就是c 极电流I c（βI L）。
由于光敏三极管的b极输入的是光信号，所以它的外部仅有c、e极两个引脚。
2．光敏三极管的主要参数（1）最高工作电压U ceo最高工作电压是指在无光照的状态下，c、e 极间漏电流未超过规定电流（0.5μA）时，光敏三极管所允许施加的最高工作电压，范围通常在10～50V。
下标中的“o”表示光敏三极管的 b 极开路。
（2）暗电流I D暗电流是指光敏三极管在无光照时c、e 极间的漏电流，一般小于1μA。
（3）光电流βI L光电流是指在有光照时光敏三极管的 c 极电流，一般为几毫安。
（4）最大允许功耗P cm最大允许功耗是指光敏三极管在不损坏的前提下所能承受的最大功耗。
3．光敏三极管的检测（1）光敏三极管引脚的识别普通光敏三极管靠近管键（外壳上突出部位）的引脚或者比较长的引脚为e 极，达林顿型光敏三极管靠近外壳平口的引脚是 c 极。
（2）光敏三极管暗电阻的检测首先，用黑胶布或黑纸片将光敏三极管的受光窗口包住，再将万用表置于“R×1k”挡，测c、e 极间的正、反向电阻，阻值都应为无穷大。
若有阻值，说明其漏电；若阻值为 0，说明其已击穿。
（3）光敏三极管亮电阻的检测首先，让光线照到光敏三极管的受光窗口上，再将万用表置于“R×1k”挡，用黑表笔接c 极，红表笔接e极，测c、e 极间的正、反向电阻，阻值应为10～30kΩ。
光敏三极管的原理、结构及特性
3. 光敏三极管的特性
光敏三极管的伏安特性
硅光敏二极管
硅光敏三极管
光敏二极管输出电流比同样照度下光敏三极管输出的光电流要小得多。
PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此其实质上是一种相当于在基极和集电
极之间接有光敏二极管的三极管。
VD
VT
Ic
Ip IE
1. 光敏三极管的工作原理 硅光敏三极管一般都是NPN结构，基极开路，集电极加反向偏压，其电路符号及等效电 路如下图所示。当光照射在集电结上时,会产生电子-空穴对,在外电场的作用下光生电子被 拉到集电极,基区留下空穴,相当于三极管基极电流，同时使基极与发射极间的电压升高,这 样便有大量的电子流向集电极,形成输出电流,使三极管具有电流增益，从而在集电极回路中 得到一个放大了的信号电流。所以光敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。
光敏三极管的原理、结构及特性
Principle，structure and application of phototransistors
课程内容 Course Contents
1. 光敏三极管的工作原理
2. 光敏三极管的内部结构
3. 光敏三极管的特性
1. 光敏三极管的工作原理 光敏三极管和普通三极管的结构相类似。不同之处是光敏三极管有一个对光敏感的
3. 光敏三极管的特性
光敏三极管的光照特性
硅光敏二极管
硅光敏三极管
光敏特性
光敏三极管的温度特性
光敏三极管的温度特性曲线反映的是光敏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较小，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。
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3、光电特性
光敏三极管的光电特性反映了当外加电压恒定时，光电流I L与光照度之间的关系。
下图给出了光敏三极管的光电特性曲线光敏三极管的光电特性曲线的线性度不如光敏二极管好，且在弱光时光电流增加较慢。
4、温度特性
温度对光敏三极管的暗电流及光电流都有影响。
由于光电流比暗电流大得多，在一定温度范围内温度对光电流的影响比对暗电流的影响要小。
下两图中分别给出了光敏三极管的温度特性曲线及光敏三极管相对灵敏度和温度的关系曲线。
5、暗电流I D
在无光照的情况下，集电极与发射极间的电压为规定值时，流过集电极的反向漏电流称为光敏三极管的暗电流。
6、光电流I L
在规定光照下，当施加规定的工作电压时，流过光敏三极管的电流称为光电流，光电流越大，说明光敏三极管的灵敏度越高。
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