光敏三極管基礎(chǔ)知識
光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。 通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。
當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當(dāng)于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。
通過對半導(dǎo)體二極管和三極管的學(xué)習(xí)，我了解了晶體管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種，如圖從三個區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。
發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。雖然重點學(xué)習(xí)了晶體管的放大作用，但是我對晶體管的開關(guān)作用更感興趣。半導(dǎo)體就像一個開關(guān)，可以通過導(dǎo)通與截止來控制電路。
半導(dǎo)體通過添加一部分微量元素會使其特性發(fā)生翻天覆地的變化。光敏晶體管就是一種重要的衍生物。視覺是人體最重要的感覺，因此，我覺得通過光來控制電路真是太精妙了，而光敏的二極管三極管恰好就完成這個任務(wù)。因為光敏三極管由于還具有放大作用，因此應(yīng)用比二極管更加廣泛。 光敏三極管用于測量光亮度，經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號接收裝置。下面用事例說明介紹一下各種功能。
一 測量光亮度
在教室圖書館，很多時候日光燈白天也亮著，在宿舍里面，日光燈經(jīng)常是晝夜不息，同學(xué)們對這種浪費已經(jīng)麻木不仁了。有的同學(xué)早晨去教室，雖然教室很明亮但還要開燈，雖然一盞日光燈不會浪費多少資源，但積少成多，浪費就是很大了。因此，我們可以在教室安裝一個控制電路，當(dāng)亮度達(dá)到一定程度的時候，使得教室里面和宿舍里面日光燈將無法啟動。我們可以利用光敏三極管附加電磁繼電器來完成這個電路。采光點的選取是一個關(guān)鍵，因為并不是每一個教室的明亮程度都是相同的，我們可以采用多點取樣來達(dá)到這個要求。例如在20個教室中都安放光敏三極管，我們可以設(shè)置，如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨?，那么，日光燈就無法正常啟動 ，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
還有一種情況，就是如果有一天天空布滿了烏云，亮度不夠，那么日光燈可以開啟了。但是不久云開霧散，天氣放晴，日光燈不會自動關(guān)閉。同樣造成很大浪費?？梢栽诓晒恻c所在的教室外面再安裝一個采光點，當(dāng)室內(nèi)外強度的差值縮小到一定范圍是，我們可以認(rèn)為日光燈的作用可以忽略了，日光燈就會自動關(guān)閉。
另外一種情況，如果教室外面正下雨，教室里面日光燈亮著，此時窗外一個閃電，使得外面很亮，日光燈就關(guān)閉了，這會造成麻煩。因此要避免這種問題。方法就是在電路中安裝計數(shù)器，使得亮度差維持一定時間才可以使日光燈強制關(guān)閉。
綜上所述，我們可以利用光敏三極管設(shè)計一個電路，使得日光燈無法正常啟動或者被強制關(guān)閉從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。當(dāng)然，這種方法的可行性從現(xiàn)在看并不是很高，電路要改裝費用可能很高都會影響實施。不過我認(rèn)為的確可以通過光敏三極管的特性來得到節(jié)約的目的。
二 光電隔離
光敏三極管的另一個作用是傳輸信號，光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。
光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。
光耦合器工作原理
用于傳遞模擬信號的光耦合器的發(fā)光器件為二極管、光接收器為光敏三極管。當(dāng)有電流通過發(fā)光二極管時，便形成一個光源，該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小與光照的強弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容?。?pf左右）、耐壓高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻小（約10Ω），對高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。因此，由光耦合器構(gòu)成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。
三 非接觸測量轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)矩傳感器在旋轉(zhuǎn)軸上安裝著６０條齒縫的測速輪，在傳感器外殼上安裝的一只由發(fā)光二極管及光敏三極管組成的槽型光電開關(guān)架，測速輪的每一個齒將發(fā)光二極管的光線遮擋住時，光敏三極管就輸出一個高電平，當(dāng)光線通過齒縫射到光敏管的窗口時，光敏管就輸出一個低電平，旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈就可得到６０個脈沖，因此，每秒鐘檢測到的脈沖數(shù)恰好等于每分鐘的轉(zhuǎn)速值。