光電晶體管的工作原理,如何使用光電晶體管構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)

光電晶體管是用于檢測(cè)電子項(xiàng)目中光的非常有用的組件。您經(jīng)常會(huì)在遙控接收器、脈搏血氧儀和線路跟蹤機(jī)器人中找到它們。

在本指南中，您將了解什么是光電晶體管，如何使用光電晶體管，并通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目來(lái)構(gòu)建自動(dòng)開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)。

光電晶體管符號(hào)和封裝

什么是光電晶體管？

光電晶體管是將光轉(zhuǎn)化為電的元件。它是一種晶體管，只是它使用光而不是基極電流來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉。它的符號(hào)如下所示：

在普通 （BJT） 晶體管中，從基極到發(fā)射極的電流控制集電極和發(fā)射極之間的電流。在光電晶體管中，光控制集電極和發(fā)射極之間的電流。

下面您可以看到一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，您可以使用它來(lái)將光轉(zhuǎn)換為電壓來(lái)測(cè)試光電晶體管：

將光轉(zhuǎn)換為電壓的簡(jiǎn)單電路

有兩種不同類(lèi)型的光電晶體管，NPN 和 PNP。NPN光電晶體管是最常見(jiàn)的，用于低功耗應(yīng)用，如接近傳感器或光學(xué)編碼器。PNP光電晶體管不太常見(jiàn)，用于煙霧探測(cè)器或紅外傳感器等應(yīng)用。

光電晶體管的工作原理

光電晶體管與普通晶體管一樣具有基極、集電極和發(fā)射極，但它沒(méi)有連接到基極的引腳，而是具有一個(gè)內(nèi)部光電二極管，可將光轉(zhuǎn)換為充當(dāng)基極電流的電流。

測(cè)試光電晶體管的簡(jiǎn)單設(shè)置

以下是光電晶體管工作原理的總結(jié)：

當(dāng)光照射到光電二極管上時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生電子流進(jìn)入晶體管的基極。這會(huì)打開(kāi)晶體管，以便電流可以從集電極流向發(fā)射極。照射到光電二極管上的光越多，流入基極的電子就越多，電流就越強(qiáng)。

光電晶體管電路：制作自動(dòng)燈開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了光電晶體管的基本概念，您可以構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，在天黑時(shí)打開(kāi)燈。由于流過(guò)光電晶體管的電流通常很少，因此使用另一個(gè)晶體管來(lái)打開(kāi)燈。

這個(gè)項(xiàng)目是了解基本電子學(xué)的好方法，您可以輕松地對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。例如，通過(guò)在這個(gè)電路上添加一個(gè)繼電器或更強(qiáng)大的晶體管，你可以控制一個(gè)更高的負(fù)載，比如一個(gè)電機(jī)，并將其擴(kuò)展成一個(gè)跟隨光的機(jī)器人！

您需要的材料：

光電晶體管

10 kΩ電阻（R1）

1 kΩ電阻（R2）

BC547 或其他 NPN 晶體管 （Q1）

發(fā)光二極管 （LED）

9V電池

它是如何工作的

完成所有連接后，光電晶體管應(yīng)感應(yīng)環(huán)境光水平并向 NPN 晶體管輸出信號(hào)。如果環(huán)境光水平較低，NPN 晶體管將打開(kāi)并允許電流流過(guò) LED，從而打開(kāi)
LED。如果環(huán)境光水平較高，NPN 晶體管將關(guān)閉，LED 將關(guān)閉。

該電路背后的基本思想是光電晶體管感應(yīng)落在其上的光量并相應(yīng)地打開(kāi)/關(guān)閉 LED。

光電晶體管與光電二極管和光敏電阻

與光電二極管和光敏電阻相比，光電晶體管的主要優(yōu)點(diǎn)是它們對(duì)光的高靈敏度。因?yàn)樗鼈冇幸粋€(gè)內(nèi)置的晶體管來(lái)放大電流，所以它們可以檢測(cè)到非常低的光水平。

它們的速度也非常快，響應(yīng)時(shí)間僅為幾納秒，非常適合需要高速檢測(cè)的應(yīng)用。

光電晶體管（和光電二極管）可以比光敏電阻小得多，因此即使是手表或計(jì)算器等小型設(shè)備，也可以安裝數(shù)百個(gè)光敏電阻。而且它們消耗的功率更少。
審核編輯：陳陳