Фототранзистор. принцип работы и схема включения

Фототранзисторы

Фототранзистором называют полупроводниковый управляемый оптическим излучением прибор с двумя p–n переходами.

Фототранзисторы, как и обычные транзисторы могут быть p–n–р и n–p–n типа. Конструктивно фототранзистор выполнен так, что световой поток облучает область базы. Наибольшее практическое применение нашло включение фототранзистора в схеме с ОЭ, при этом нагрузка включается в коллекторную цепь. Входным сигналом фототранзистора является модулированный световой поток, а выходным – изменение напряжения на резисторе нагрузки в коллекторной цепи.

Напряжение питания на фототранзистор подают как и на обычный биполярный транзистор, работающий в активном режиме, т.е. эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном (рис. 8.11,а).

Рис. 8.11. Схемы включения фототранзистора с подключенной базой (а) и со свободной базой (б) и вольтамперные характеристики

Однако он может работать и с отключенным выводом базы (рис. 8.11,б), а напряжение прикладывается между эмиттером и коллектором. Такое включение называется включением с плавающей базой и характерно только для фототранзисторов. При этом фототранзистор работает в активном режиме ближе к границе отсечки.

При Ф = 0 ток очень мал и равен темновому току

. (8.9)

где h21б – коэффициент передачи эмиттерного тока.

Рассмотрим принцип работы фототранзистора при включении с плавающей базой. При освещении фототранзистора под действием света в базовой области и коллекторном переходе образуются свободные носители заряда, эти носители диффундируют в базе к коллекторному переходу. Неосновные носители области базы (для транзистора n–p–n типа) – электроны экстрагируют в область коллектора, создавая фототок в коллекторном переходе. Оставшиеся в объеме базы основные носители (дырки), создают положительный объемный заряд и компенсируют заряд неподвижных ионов примесей на границе эмиттерного перехода.

Потенциальный барьер эмиттерного перехода снижается, что увеличивает инжекцию основных носителей (электронов) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует в базе с дырками, а большая часть экстрагирует через коллекторный переход, увеличивая его ток. Таким образом, ток в коллекторной цепи равен сумме фототока Iф и тока Iк, инжектированных эмиттером электронов, дошедших к коллекторному переходу и втянутых его электрическим полем в область коллектора. При Rк = 0, коэффициент усиления фототока равен

. (8.10)

Фототранзистор увеличивает чувствительность в h21э+1 раз по сравнению с фотодиодом, что является главным преимуществом фототранзистора по сравнению с фотодиодом.

Для обеспечения температурной стабильности энергетических параметров одновременно с оптическим управлением используется так же подача напряжения смещения на базу для выбора рабочей точки на входной и выходной характеристиках транзистора. При отсутствии оптического потока темновой ток определяется током базы, что позволяет дополнительно управлять током фототранзистора. Задание определенного темнового тока позволяет обеспечить оптимальный режим усиления слабых световых сигналов, а также суммировать их с электрическими.

Наряду с фототранзисторами n–p–n и p–n–р типов используются полевые фототранзисторы с управляющим p–n переходом и МОП-транзисторы.

На рис. 8.12 представлен полевой фототранзистор с управляющим

p–n переходом и каналом n–типа. Падающий световой поток генерирует в n–канале и p–n переходе (канал–затвор) электроны и дырки. Электрическое поле перехода разделяет носители заряда. Концентрация электронов в n–канале повышается, и уменьшается его сопротивление, а ток стока возрастает. Увеличение дырок в p–области вызывает появление фототока в цепи затвора.

Рис.8.12. Структурная схема полевого фототранзистора с управляющим p-n переходом и каналом n- типа

Переход затвор–канал можно рассматривать как фотодиод, фототок которого Iз (ток затвора) создает падение напряжения на резисторе Rз, что приводит к уменьшению обратного напряжения на p–n переходе канал–затвор. Это вызывает дополнительное увеличение толщины канала, уменьшение его сопротивления и приводит к возрастанию тока стока.

МОП-фототранзисторы с индуцированным каналом имеют полупрозрачный затвор, через который световой поток попадает на полупроводник под затвором. В этой области полупроводника генерируются носители заряда, что приводит к изменению значения порогового напряжения, при котором возникает индуцированный канал. Для установления начального режима иногда на затвор подают напряжение смещения.

Темновой ток

Основная неидеальность, влияющая на фотодиодные системы, называется темновым током, потому что это ток, который течет через фотодиод даже при отсутствии освещения. Полный ток, протекающий через диод, представляет собой сумму темнового тока и фототока. Темновой ток ограничивает способность системы точно измерять низкие интенсивности света, если эти интенсивности создают фототоки величиной, аналогичной величине темнового тока.

Вредное влияние темнового тока можно уменьшить с помощью методов, которые вычитают из тока диода ожидаемый темновой ток. Однако темновой ток сопровождается темновым шумом, то есть формой дробового шума, наблюдаемой как случайные изменения величины темнового тока. Система не может измерять интенсивность света, фототок которой настолько мал, что теряется в этом темновом шуме.

Фотореле, их виды, применение, схема подключения

Фотореле применяемое для уличного освещения, изобрели сравнительно недавно, но оно уже прочно вошло в практику городских коммунальных служб. Популярность этот прибор завоевал благодаря своим отличным эксплуатационным  свойствам: надежность в работе и значительная экономия электроэнергии.

Если говорить конкретнее, то выгода от использования фотореле для уличного освещения заключается в том, что при наступлении темного времени суток та или иная зона освещается в автоматическом режиме. Фотореле с большой точностью может определить начало включения и отключения световых приборов, при этом за счет работы потенциометра автоматически контролирует уровень освещения.

Применяют фотореле также и в осветительных системах фасадов зданий, дворов, загородных домов, автостоянок, зоны видимости видеокамер при наступлении темноты, чтобы автоматизировать освещение витрин магазинов, вывесок и рекламных щитов.

Как устроено фотореле для уличного освещения

Зачастую фотореле уличного освещения называют – автомат уличного освещения. Основным его компонентом является фотодатчик, в качестве которого используется фотодиод. Фотодатчик может находиться в корпусе или снаружи. При первом варианте все устройство монтируют на улице. Во втором случае фотодатчик – на улице, а электронный блок устанавливают в электрическом щитке в помещении.

Большинство таких приборов на корпусе имеют механический выключатель и регулятор порога срабатывания для задания величины освещенности, при которой включается свет.

При этом, таймер можно запрограммировать так, чтобы его включение происходило в назначенный день недели.

Фотореле с выносным фотоэлементом (рис. 1)

Фотореле, имеющее регулировку порога срабатывания (рис. 2)

Фотоэлемент внутри корпуса, снабженный таймером (рис. 3)

Фотоэлемент внутри корпуса (рис. 4)

К основным техническим характеристикам относятся:

  • номинальное напряжение сети
  • номинальная частота сети
  • коммутируемый ток
  • диапазон срабатывания
  • мощность потребления от сети
  • максимальный диаметр подключаемых проводов
  • габариты
  • масса
  • допустимые колебания сети
  • диапазон температуры окружающей среды

Принцип действия

Работа фотореле для уличного освещения основана на свойствах фотодатчика, который контролирует величину освещенности. Принцип действия заключается в том, что при недостаточном уровне света (при наступлении сумерек) контакты замыкаются, вследствие этого происходит включение системы освещения.

А на рассвете природная освещенность возрастает, что приводит к размыканию контактов и отключению источников искусственного света. Конструкция прибора  для уличного освещения предусматривает возможность установки того диапазона чувствительности к свету, который будет наиболее рациональным к условиям его использования.

То есть, устройство действует в зависимости от интенсивности освещения.

Схема подключения

Схема подключения фотореле в едином пластмассовом корпусе для уличного освещения достаточно проста, что можно увидеть на (рис. 5). Внутри корпуса прибора есть две пары клемм. Одна из них подсоединяется к сети, а к другой подключают светильник. Из корпуса приборов, в которых клемм нет, выводятся три провода различного цвета.

Для их подсоединения вблизи фотореле устанавливают распределительную коробку. «Нулевой» провод подключаются к светильнику и к самому реле на прямую через скрутку или клемник, «земля» так-же через скрутку или клемник на прямую к светильнику, «фазный» провод через реле в разрыв.

Проще говоря перед нами схема подключения одноклавишного выключателя, только в роли выключателя у нас реле.

Преимущества и Недостатки фототранзисторов

Преимущества фототранзисторов

  • Выдают ток больше, чем фотодиоды .
  • Способны создать мгновенную высокую величину тока выхода.
  • Основное достоинство – способность создания повышенного напряжения, в отличие от фоторезисторов.
  • Невысокая стоимость.

Недостатки фототранзисторов

Фототранзисторы являются аналогом фотодиодов, однако имеют серьезные недостатки, которые создают условия для узкой специализации этого полупроводника.

  • Многие виды фототранзисторов изготавливают из силикона, поэтому они не могут работать с напряжением более 1 кВ.
  • Такие светочувствительные полупроводники имеют большую зависимость от перепадов напряжения питания в электрической цепи. В таких режимах фотодиод ведет себя гораздо надежнее.
  • Фототранзисторы не сочетаются с работой в лампах, по причине малой скорости носителей заряда

Усиление фототранзистора

Диапазон работы фототранзистора напрямую зависит от интенсивности его освещения, поскольку от этого зависит положительный потенциал базы.

Базовый ток от падающих фотонов усиливается с коэффициентом усиления транзистора, который варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч единиц. Следует отметить, что фототранзистор с коэффициентом усиления от 50 до 100 более чувствителен, чем фотодиод.

Дополнительное усиление сигнала может быть обеспечено с помощью фототранзистора Дарлингтона. Фототранзистор Дарлингтона представляет собой фототранзистор, выход которого (эмиттер) соединен с базой второго биполярного транзистора. Схематическое изображение фототранзистора Дарлингтона:

Это позволяет обеспечить высокую чувствительность при низких уровнях освещения, так как это дает фактическое усиление равное усилению двумя транзисторами. Два каскада усиления может образовать коэффициент усиления до 100 000 . Однако необходимо учесть, что фототранзистор Дарлингтона имеет более медленную реакцию, чем обычный фототранзистор.

Понятие фотодиода

Фотодиод, ФД — это полупроводниковая деталь, тот же диод, как и он пропускает ток в одну сторону, с p-n (p-i-n) переходом, но из материала, который меняет свои качества при влиянии оптического излучения, инициируя процессы, создающие электроток.

Если свет полностью отсутствует, не падает на такую радиодеталь, то она в спокойном состоянии, в равновесии, имеет качества аналогичные простому диоду.

Если же на чувствительный участок попадает УФ или ИК-излучение, то элемент начинает реагировать, преобразовывать этот поток в электричество.

Надо отличать разные радиодетали с приставкой «фото»:

  • рассматриваемый нами фотодиод. Кратко выразить суть «фото» или «опто», «гальванического» (такие названия применяют реже) диода, которая сразу же отличит его, можно одним предложением: деталь преобразует свет в ток;
  • фототранзисторы. «Два в одном», это объединенные одним корпусом фотоэлемент и транзистор, который открывается от количества подаваемого света. То есть, если на рассмотренных ниже нами схемах эти элементы разнесены, то в данном случае они в одной опрессовке. Вместо связки отдельных указанных деталей можно применить такую цельную запчасть, если она подходит по параметрам;
  • фоторезисторы. Меняют сопротивление (тут это ключевой параметр) в зависимости от уровня освещенности.

Как видим, «фото» радиодетали можно применять для очень схожих, в некоторых случаях аналогичных целей (например, датчики, реле), но схемы будут разными с учетом отличий принципа работы каждого типа.

Обозначение на схемах разных элементов надо также знать. Фотодетектор имеет две стрелки, направленные к нему, и в такой графике есть логика: изделие воспринимает излучение.

Светодиод часто сотрудничает в схемах с фотодиодом. Первый инициирует сработку второго: его ставят напротив, и когда включают, поток света падает на первый элемент, активизирует его, а тот подает сигнал исполнительному узлу. Такой принцип применен для пультов ДУ, разнообразных приемников ИК-сигналов, а также для оптических (лазерных) сигнализаций, активируемых, если злоумышленником пересекается световой поток.

Итак, фотоэлемент преобразует свет, попадающий на его чувствительный сегмент, в электрозаряд. Такой процесс происходит, из-за возникновения особых процессов при движении частичек-транспортировщиков заряда на атомном уровне при облучении p-n зоны. Данное явление обуславливается изменениями свойств применяемых материалов (полупроводников).

Если на фоторезисторах меняется именно проводимость при движении транспортировщиков заряда, то на фотодиодах появляется ток на сегментах смыкания p-n переходов — в этом их отличие.

Структура

Обычный светодиод имеет такую же структуру, как и «фото», но у последнего есть окошечко, чтобы свет попадал на воспринимающую его часть.

Фотодиод схема структуры:

Фототранзисторные схемы

Как и в случае с фотодиодами, целью фототранзисторов является создание пригодного для использования выходного напряжения из генерируемого светом тока. Поскольку усиление уже встроено в полупроводниковую структуру фототранзисторов, нам не нужен трансимпедансный усилитель на базе ОУ. Вместо этого мы можем использовать схемы усилителей, которые мы уже знаем по несветочувствительным приложениям на биполярных транзисторах.

Схемы с общим коллектором и общим эмиттером являются жизнеспособными вариантами преобразования света в напряжение. Я предпочитаю подход с общим эмиттером, потому что считаю его более интуитивно понятным. Но вам может понравиться усилитель с общим коллектором, если вы предпочитаете избегать инверсии, то есть если вы хотите, чтобы более высокая освещенность создавала более высокое выходное напряжение.


Рисунок 3 – Вы можете использовать схему усилителя с общим коллектором или с общим эмиттером, чтобы превратить ваш фототранзистор в преобразователь освещенности в напряжение

Фототранзисторы

Щелкните мышью для увеличения

ТИП Фототок IF,мкА Темновой ток IT,мкА Время нарастания импульса tн,нС Обратное напряжение UОБР(UНАС) В Режим Измерения
КТФ102А 200 1.0 500 50 (0.5) Ее=60мВт/ср RНАГР=15 кОм
КТФ102А1 800 0,5
КТФ102А2
КТФ104А 150 1.0 800 0,5 Ее=7 Лк
КТФ104Б 100 5.0
КТФ104В 50

(C) МРБ выпуск 1168, Н.В.Пароль, С.А.Кайдалов, Фоточувствительные приборы и их применение: справочник, М., «Радио и связь», 1991г.

(С) from Александр Кузнецов,

Импортные фототранзисторы

Наименование Описание
1 L-610MP4BT/BD NPN черный пластиковый фототранзистор
2 L-32P3C T-1 (3мм) фототранзистор с кристальной линзой
3 L-51P3C T-1 3/4 (5мм) фототранзистор с кристальной линзой

Партнеры

Сайт о ценах на загородную недвижимость: недвио на Сайте портал по продаже загородной.

  • Callbook
  • Мультипоиск
  • DX-календарь
  • QSL-бюро
  • QSL-менеджеры
  • База частот
  • Библиотека
  • Дипломы
  • Закон и право
  • Каталог ссылок
  • Каталог техники
  • Круглые столы
  • Магазины
  • Начинающим
  • Новости
  • Объявления (карта)
  • SDR Трансляции
  • Поиск по сайту
  • Помощь
  • Почтовые рассылки
  • Программы
  • Cи-Би
  • Солнечная активность
  • Соревнования
  • Справочники
  • Статьи
  • Схемы
  • УКВ
  • Форумы
  • eHam.RU NEW!

Нашли опечатку? Ctrl+Enter

  • Размещение рекламы
  • Написать редакторам портала
  • Контакты Карта сайта
  • 2000 — 2021 QRZ.RU team

100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631

Темновой ток

Основная неидеальность, влияющая на фотодиодные системы, называется темновым током, потому что это ток, который течет через фотодиод даже при отсутствии освещения. Полный ток, протекающий через диод, представляет собой сумму темнового тока и фототока. Темновой ток ограничивает способность системы точно измерять низкие интенсивности света, если эти интенсивности создают фототоки величиной, аналогичной величине темнового тока.

Вредное влияние темнового тока можно уменьшить с помощью методов, которые вычитают из тока диода ожидаемый темновой ток. Однако темновой ток сопровождается темновым шумом, то есть формой дробового шума, наблюдаемой как случайные изменения величины темнового тока. Система не может измерять интенсивность света, фототок которой настолько мал, что теряется в этом темновом шуме.

мир электроники — Фототранзистор своими руками

или

Как изготовить фототранзистор самостоятельно

категория Практическая электроника материалы в категории

Во многих радиолюбительских конструкциях встречается такой элемент как фототранзистор. Он нужен в основном в оптических устройства: в тех где какое-то устройство должно реагировать на свет (фототир, например…).

Фототранзистор, конечно, можно и купить, но можно сделать его и самостоятельно из обыкновенного транзистора.

Известно что p-n переход реагирует на внешние факторы- температуру и освещение.Именно это свойство и послужило основанием для создания таких радиоэлементов как терморезисторы, фоторезисторы (они хоть и имеют название резисторы, но в их основе содержится полупроводник), фотодиоды и фототранзисторы.

Весь смысл фототранзистора заключается в том что при внешнем освещении у него начинает открываться переход Коллектор-Эмиттер и поэтому фототранзисторы изготавливаются в прозрачном корпусе.Обыкновенные-же транзисторы имеют, напротив, закрытый корпус чтобы избежать этого фотоэффекта. Но ведь его можно и спилить…!

Лучше всего для этих целей подходят транзисторы выполненные в металлическом корпусе. Из отечественных «малогабаритных» это КТ342, КТ3102. Из супер- древних это серия МП (МП25, МП35, МП40 и так далее).

Итак, изготавливаем фототранзистор из простого транзистора

Берем любой подходящий в металлическом корпусе( например КТ342) и спиливаем с него верхушку. При этом нужно быть по-аккуратнее чтобы не повредить сам кристалл.

Подключаемся мультиметром к выводам Коллектор и Эммитер в режиме измерения сопротивления и видим что этот переход стал проводить ток:

В освещенном виде этот переход имеет сопротивление 3,29 кОм,а если его закрыть бумажкой то сопротивление поднимается до 373 кОм. Все работает!

Теперь нужно принять меры чтобы защитить кристалл от пыли. Для этого можно залить его эпоксидной смолою или канифолью (кстати это даже еще и увеличит фотоэффект так как в результате мы получим своеобразную линзу).

Примечания Полистав различную литературу и пробежавшись по форумам я выяснил что лучшие результаты при самостоятельном изготовлении фототранзистора дают отечественные маломощные кремниевые, причем желательно чтобы коэффициент усиления у них был по-больше.

radio-uchebnik.ru

Фотореле с универсальным таймером

Данное устройство является автоматическим и может эксплуатироваться в любых населенных пунктах, а также на приусадебных участках. Попадание на фоторезистор или два подключенных параллельно устройства СФЗ-1 для лучшей чувствительности даже слабого естественного света закрывает транзистор VT1. По мере уменьшения освещенности их рабочей поверхности сопротивление между эмиттером транзистора и базой достигает величин, превышающих 100 кОм.

Транзистор открывается при низком сопротивлении между положительным выводом питающего источника и базой VT1 . Реле К1 срабатывает, что способствует подключению вывода анода тиристора к полюсу с положительным зарядом в питающем источнике. Далее подключается таймер DA1 КР1006ВИ1 с установкой на выходе напряжения 10,5 В. К выходу DA1 возможно подключать маломощные реле, не используя ключевой транзисторный каскад.

Реле К1 срабатывает, благодаря чему лампа освещения HL1 удерживается во включенном состоянии. Аналоги тиристора — КУ101А-КУ101Г, КУ221, независимо от буквы. Аналогами транзистора VT1 являются КТ312А, Б, В и другие по электрическим характеристикам. При этом его коэффициент усиления по току h21e не должен быть менее 40. Ток срабатывания реле 15-30 мА при напряжении 12 В, то есть оно должно быть маломощным.

Типы постоянных резисторов МЛТ-0.125. Типы конденсаторов С1 КМ, С2-К50-20. При этом рабочее напряжение должно превышать 16 В. С помощью диодов VD1, VD2 осуществляется защита перехода транзистора VT1 и выхода микросхемы DA1 от резких колебаний переменного тока, что предотвращает дребезг контактов реле К1 и К2 при их срабатывании. Первые могут быть заменены на другие, входящие в серию КД522.

Последние две схемы не требуют особого питающего напряжения, могут работать с маломощными реле, с бестрансформаторными и трансформаторными стабилизаторами, имеющими выходное напряжение 10-16 В.

Принцип работы фотодатчика

Основа управляющего уличным освещением фотореле (сумеречного выключателя) – это светочувствительный элемент, реагирующий на имеющуюся яркость солнечного и искусственного света.

Когда наступают сумерки, фотодатчик смыкает контакты и подает электроэнергию на светильники, смонтированные на улице возле дома. А при увеличении интенсивности светового потока поутру он снова размыкает контур, выключая осветительные электроприборы.

Светочувствительное реле в автоматическом режиме управляет работой подключенного к нему осветительного прибора, выключая и включая его по мере необходимости.

Благодаря наличию в схеме уличного освещения фотореле хозяевам дома нет необходимости постоянно включать свет вечером на придомовой территории, а утром выключать – все происходит автоматически

Это существенно сокращает расход электрической энергии уличными светильниками, а также продлевает срок их службы. Ведь они в этом случае работают только тогда, когда это действительно необходимо, а не по 8–9 часов в сутки.

В частном секторе подобные системы устанавливаются для освещения:

  • уличных лестниц;
  • территорий возле коттеджей;
  • парковых и садовых дорожек;
  • беседок, мангальных зон и открытых террас.

Организациями фотореле монтируются при обустройстве освещения во дворах многоквартирных домов, в ТРЦ и на лестничных площадках многоэтажек, а также при подсветке уличных конструкций с рекламой. Везде цель одна – экономия электроэнергии и ресурса осветительных приборов.

В простейшем исполнении рассматриваемое коммутирующее устройство состоит из блока питания, светочувствительного датчика, усилителя тока и реле переключения

Существует несколько видов фотореле, но принцип работы у всех них един. В нем есть подключенный к питанию светочувствительный датчик, который отслеживает уровень освещенности на контролируемой территории.

При наступлении сумерек этот сенсор замыкает реле, включая освещение на улице. Когда солнце опять встает, происходит обратное выключение уличных светильников.

Фотодиоды и фотопроводники

Фотодиоды. Принцип действия

Фотодиод работает подобно обыкновенному сигнальному диоду. Отличие заключается в том, что фотодиод генерирует фототок, когда свет поглощается в области переходного слоя полупроводника. Это устройство обладает высокой квантовой эффективностью, а потому находит применение в решении многих задач.

При работе с фотодиодами необходимо точно определить значения выходного тока и учесть чувствительность к падающему свету. На рисунке 1 показана схема фотодиода, состоящая из основных компонентов.

Рисунок 1. Простейшая модель фотодиода. Photodetector — фотодетектор. Junction capacitance — емкость перехода. Series resistance – последовательное сопротивление. Shunt resistance – шунтирующее сопротивление. Load resistance – сопротивление нагрузки

Терминология

Чувствительность

Чувствительность фотодиода может быть определена как отношение генерируемого фототока (IPD) к мощности падающего света (P) на заданной длине волны :

Режим работы

Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов – без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенератора) либо с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя). Выбор режима зависит от требований к скорости работы и количества допустимого темнового тока (тока утечки).

Режим фотопреобразователя

В режиме фотопреобразователя применяется внешнее обратное смещение, которое заложено в основе детекторов серии DET. Ток в контуре определяет освещенность устройства; выходной ток линейно пропорционален входной оптической мощности. Применение обратного смещения увеличивает ширину обедненного перехода, создавая повышенную чувствительность и уменьшая емкость перехода. Таким образом возникают линейные зависимости некоторых величин. Работа в этих условиях, как правило, приводит к увеличению темнового тока; но на это влияет и сам материал фотодиода. (Примечание: детекторы DET работают в режиме обратного направления)

Темновой ток

В физике и электронике темновым током

называют малый электрический ток, который протекает по фоточувствительному элементу, такому как фотодиод, в отсутствие падающих фотонов. Физической причиной существования темнового тока являются случайные генерации электронов и дырок в p-n слое устройства, которые затем начинают упорядоченно двигаться за счет сильного электрического поля.

Темновой ток — один из главных источников шума в таких светочувствительных приборах как ПЗС-матрица.

  • Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Темновой ток» в других словарях:

темновой ток — Сигнал, возникающий на выходе ПЗС матрицы при отсутствии падающего света. [https://www.vidimost.com/glossary.html] Тематики телевидение, радиовещание, видео EN dark current … Справочник технического переводчика

темновой ток — tamsinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. dark current vok. Dunkelstrom, m rus. темновой ток, m pranc. courant d obscurité, m … Automatikos terminų žodynas

темновой ток — tamsinė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dark current vok. Dunkelstrom, m rus. темновой ток, m pranc. courant d’obscurité, m; courant noir, m … Fizikos terminų žodynas

темновой ток полупроводникового детектора ионизирующего излучения — темновой ток ППД Электрический ток, протекающий через сигнальные выводы полупроводникового детектора ионизирующего излучения при отсутствии падающего на детектор ионизирующего излучения и при отсутствии проникновения света в чувствительную… … Справочник технического переводчика

темновой ток эмиттер-база фототранзистора — Темновой ток в цепи эмиттера, протекающий при отсутствии тока в коллекторе при определенных условиях работы и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности. Обозначение IбТ Э IEBO Примечание На ФЭПП может действовать… … Справочник технического переводчика

темновой ток эмиттер-коллектор фототранзистора — Темновой ток в цепи эмиттера, протекающий при отсутствии тока в базе при определенных условиях работы и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности. Обозначение IкТ Э IECO Примечание На ФЭПП может действовать… … Справочник технического переводчика

темновой ток коллектор-база фототранзистора — Ток в цепи коллектора, протекающий при отсутствии тока в эмиттере при определенных условиях работы и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности. Обозначение IбТ К IСBO Примечание На ФЭПП может действовать равновесное… … Справочник технического переводчика

темновой ток коллектор-эмиттер фототранзистора — Ток в цепи коллектора при отсутствии тока в базе, протекающий при определенных условиях работы и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности. Обозначение IэТ К IСEO Примечание На ФЭПП может действовать равновесное… … Справочник технического переводчика

темновой ток фотоумножителя (фотоэлемента) — Ток в цепи анода фотоумножителя (фотоэлемента) при отсутствии облучения фотокатода. Тематики электровакуумные приборы EN dark current of photomultiplier (photocell) DE Dunkelstrom des Photovervielfachers (der Photozelle) FR… … Справочник технического переводчика

Источник

Что это такое и где применяется

Фототранзистор – это полупроводниковый прибор оптоволоконного типа, который используется для управления электрическим током при помощи определенного оптического излучения. Эти устройства разработаны на базе обычного транзистора. Их современными аналогами являются фотодиоды, но фототранзисторы лучше подходят для многих современных радио и электронных приборов. По принципу действия, они напоминают также фоторезисторы.


Фото — фототранзистор

В отличие от фотодиодов, у этих полупроводников более высокая чувствительность.

Где используется фототранзистор:

  1. Охранные системы (в основном, используются ИК-фототранзисторы);
  2. Кодеры;
  3. Компьютерные логические системы управления;
  4. Фотореле;
  5. Автоматическое управление освещения (здесь также используется инфракрасный фото-полупроводник);
  6. Датчики уровня и системы подсчета данных.

Нужно отметить, что из-за диапазона Вольт гораздо чаще в подобных системах используются фотодиоды, но фототранзисторы имеют несколько существенных преимуществ:

  1. Могут производить больший ток, чем фотодиоды;
  2. Эти радиодетали сравнительно очень дешевые;
  3. Могут обеспечить мгновенный высокий ток на выходе;
  4. Главным достоинством приборов является то, что они могут обеспечить высокое напряжение, чего, к примеру, не сделают фоторезисторы.

При этом данный аналог светодиода имеет существенные недостатки, что делает фототранзистор довольно узкоспециализированной деталью:

  1. Многие полупроводниковые устройства выполнены из силикона, они не способны обрабатывать напряжение свыше 1000 вольт.
  2. Данные радиодетали очень чувствительны к перепадам напряжения в локальной электрической сети. Если диод не перегорит от скачка напряжения, то транзистор, скорее всего, не выдержит испытания;
  3. Фототранзистор не подходит для использования в лампах из-за того, что не позволяет быстро двигаться направленным заряженным частицам.

Фотореле на микросхеме КР1564ТЛ2

Предлагаемая схема (рис. 1), как нам представляется, оригинальна. В качестве фотодатчика служит распространенный фоторезистор СФЗ-1.

Рис.1. Принципиальная схема фотореле на фоторезисторе.

Он преобразует световой сигнал, улавливаемый чувствительной поверхностью, в электрические колебания, которые затем поступают на вход порогового детектора на одном элементе микросхемы D1.1 типа КР1564ТЛ2.

Эта микросхема состоит из шести однотипных элементов-логических инверторов с триггерами Шмитта. На втором элементе D1.2 реализована схема задержки времени включения нагрузки.

Чувствительность схемы (порог переключения триггера Шмитта) плавно регулируется переменным резистором R1, который совместно с фотодатчиком образует делитель постоянного напряжения. Желательно применить многооборотистый прибор, типа СП5-1.

Когда темно-инвертирующий выход D1.1 (выв. 2) в состоянии высокого логического уровня (лог. 1) и конденсатор С2 быстро разряжается через резистор R4, благодаря диоду VD1. Когда освещение попадает на фоторезистор PR, — на выв. 2 элемента лог. 0.

Далее сигнал поступает на схему временной задержки. В результате зарядки конденсатора С2 через резистор R3 до напряжения порога срабатывания элемента D1.2 выдержка времени существенно может изменяться в зависимости от номиналов С2 и R3 от нескольких секунд до минут.

Зарядившись, конденсатор С2 перебрасывает триггер в другое устойчивое состояние, и на выходе D1.2 (выв. 4) оказывается высокий логический уровень (лог. 1). Транзистор VT1 открывается, на реле К1 поступает напряжение питания и реле коммутирует нагрузку. Диод VD2 препятствует броскам обратного тока при включении/выключении реле.

Схема очень проста и не требует настройки, кроме установки резистором R1 порога срабатывания триггера в зависимости от освещенности конкретного объекта.

Транзистор VT1 можно заменить на КТ312(А“В), КТбОЗ(А-Б), КТ608Б, КТ801(А, Б). К1 -маломощное реле РЭС15, паспорт (003), или аналогичное, на напряжение срабатывания сообразно напряжению питания схемы.

Питание схемы некритично и осуществляется от любого стабилизированного блока питания с выходным напряжением 9…14 В. Ток, потребляемый схемой от источника питания в пассивном режиме (фоторезистор не освещается), не превышает 2…3 мА. При включении реле, ток увеличивается до 20 мА.