Conceptos básicos del fototransistor, diagrama de circuito, ventajas y aplicaciones

¿Qué es el fototransistor?

A Fototransistor es un componente electrónico de conmutación y amplificación de corriente que depende de la exposición a la luz para funcionar. Cuando la luz incide sobre la unión, fluye una corriente inversa que es proporcional a la luminancia. Los fototransistores se utilizan ampliamente para detectar pulsos de luz y convertirlos en señales eléctricas digitales. Estos funcionan con luz en lugar de corriente eléctrica. Proporcionando una gran cantidad de ganancia, bajo costo y estos fototransistores pueden usarse en numerosas aplicaciones.

Es capaz de convertir la energía luminosa en energía eléctrica. Los fototransistores funcionan de manera similar a los fotorresistores comúnmente conocidos como LDR (resistencia dependiente de la luz), pero pueden producir corriente y voltaje, mientras que los fotorresistores solo son capaces de producir corriente debido al cambio de resistencia. Los fototransistores son transistores con el terminal base expuesto. En lugar de enviar corriente a la base, los fotones de la luz impactante activan el transistor. Esto se debe a que un fototransistor está hecho de un semiconductor bipolar y concentra la energía que pasa a través de él. Estos son activados por partículas de luz y se utilizan en prácticamente todos los dispositivos electrónicos que dependen de la luz de alguna manera. Todos los fotosensores de silicio (fototransistores) responden a todo el rango de radiación visible, así como al infrarrojo. De hecho, todos los diodos, transistores, Darlington, triacs, etc. tienen la misma respuesta de frecuencia de radiación básica.

los estructura de El fototransistor está optimizado específicamente para aplicaciones fotográficas. En comparación con un transistor normal, un fototransistor tiene una base y un colector más anchos y se fabrica mediante difusión o implantación de iones.

Caracteristicas:

• Fotodetección visible e infrarroja cercana de bajo costo.
• Disponible con ganancias de 100 a más de 1500.
• Tiempos de respuesta moderadamente rápidos.
• Disponible en una amplia gama de paquetes que incluyen tecnología de montaje en superficie, moldeado por transferencia y recubierto de epoxi.
• Las características eléctricas eran similares a las de transistores de señal .

A fototransistor no es más que un transistor bipolar ordinario en el que la región de la base está expuesta a la iluminación. Está disponible en los tipos P-N-P y N-P-N con diferentes configuraciones como emisor común, colector común y base común. Emisor común configuración se utiliza generalmente. También puede funcionar mientras se abre la base. En comparación con el transistor convencional, tiene más áreas de base y colector. Los fototransistores antiguos usaban materiales semiconductores individuales como el silicio y el germanio, pero ahora los componentes modernos usan materiales como galio y arseniuro para niveles de alta eficiencia. La base es el cable responsable de activar el transistor. Es el dispositivo controlador de puerta para el suministro eléctrico más grande. El colector es el cable positivo y el suministro eléctrico más grande. El emisor es el cable negativo y la salida para el suministro eléctrico más grande.

Construcción de fototransistor

Sin luz incidiendo sobre el dispositivo, habrá un pequeño flujo de corriente debido a pares de huecos-electrones generados térmicamente y el voltaje de salida del circuito será ligeramente menor que el valor de suministro debido a la caída de voltaje en la resistencia de carga R. Al caer sobre la unión colector-base, el flujo de corriente aumenta. Con la conexión de base en circuito abierto, la corriente colector-base debe fluir en el circuito base-emisor y, por lo tanto, la corriente que fluye se amplifica por la acción normal del transistor. La unión colector-base es muy sensible a la luz. Su condición de trabajo depende de la intensidad de la luz. La corriente de base de los fotones incidentes se amplifica por la ganancia del transistor, lo que da como resultado ganancias de corriente que van desde cientos hasta varios miles. Un fototransistor es de 50 a 100 veces más sensible que un fotodiodo con un nivel de ruido más bajo.

Circuito de fototransistor:

Un fototransistor funciona como un transistor normal, donde la corriente base se multiplica para dar la corriente del colector, excepto que en un fototransistor, la corriente base está controlada por la cantidad de luz visible o infrarroja donde el dispositivo solo necesita 2 pines.

Diagrama del circuito del fototransistor

En el circuito simple , asumiendo que no hay nada conectado a Vout, la corriente base controlada por la cantidad de luz determinará la corriente del colector, que es la corriente que pasa por la resistencia. Por lo tanto, el voltaje en Vout se moverá hacia arriba y hacia abajo según la cantidad de luz. Podemos conectar esto a un amplificador operacional para aumentar la señal o directamente a una entrada de un microcontrolador. La salida de un fototransistor depende de la longitud de onda de la luz incidente. Estos dispositivos responden a la luz en una amplia gama de longitudes de onda desde el ultravioleta cercano, pasando por el visible y hacia el infrarrojo cercano del espectro. Para un nivel de iluminación de fuente de luz dado, la salida de un fototransistor se define por el área de la unión colector-base expuesta y la ganancia de corriente continua del transistor

Fototransistores disponibles en diferentes configuraciones como optoaislador, interruptor óptico, sensor retro. Optoaislador es similar a un transformador en que la salida está aislada eléctricamente de la entrada. Un objeto se detecta cuando entra en el espacio del interruptor óptico y bloquea la trayectoria de la luz entre el emisor y el detector. El retro sensor detecta la presencia de un objeto al generar luz y luego buscar su reflectancia fuera del objeto que se va a detectar.

Ventajas de los fototransistores:

Los fototransistores tienen varias ventajas importantes que los separan de otro sensor óptico algunos de ellos se mencionan a continuación

• Los fototransistores producen una corriente más alta que los fotodiodos.
• Los fototransistores son relativamente económicos, simples y lo suficientemente pequeños como para caber varios de ellos en un solo chip de computadora integrado.
• Los fototransistores son muy rápidos y pueden proporcionar una salida casi instantánea.
• Los fototransistores producen un voltaje que los fotorresistores no pueden hacerlo.

Desventajas de los fototransistores:

• Los fototransistores que están hechos de silicio no son capaces de manejar voltajes superiores a 1000 voltios.
• Los fototransistores también son más vulnerables a las sobretensiones y picos de electricidad, así como a la energía electromagnética.
• Los fototransistores tampoco permiten que los electrones se muevan con tanta libertad como lo hacen otros dispositivos, como los tubos de electrones.

Aplicaciones de fototransistores

Las áreas de aplicación del fototransistor incluyen:

• Lectores de tarjetas perforadas.
• Sistemas de seguridad
• Codificadores - medir la velocidad y dirección
• Foto de detectores de infrarrojos
• controles electricos
• Circuito lógico informático.
• Relés
• Control de iluminación (carreteras, etc.)
• Indicación de nivel
• Sistemas de conteo

Por lo tanto, se trata de una descripción general de un fototransistor . De la información anterior, finalmente, podemos concluir que los fototransistores se utilizan ampliamente en diferentes dispositivos electrónicos para detectar luz como receptores de infrarrojos, detectores de humo, láseres, reproductores de CD, etc. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la diferencia entre fototransistor y fotodetector?