不了解光電晶體管，理解工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)明白了
在開發(fā)出第一個(gè)點(diǎn)接觸晶體管之后，貝爾實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了光電晶體管。當(dāng)時(shí)，大量的開發(fā)工作正在啟動(dòng)。盡管光電晶體管的歷史不像其他半導(dǎo)體的早期發(fā)展那樣被公開，但它無疑是一個(gè)非常重要的發(fā)展。
什么是光電晶體管？
一種諸如光電晶體管的半導(dǎo)體器件包括具有光敏基區(qū)的三層。這里，基極區(qū)域檢測光并將其轉(zhuǎn)換為在兩個(gè)區(qū)域（例如發(fā)射器和收集器）之間提供的電流。
除了基極區(qū)域之外，光電晶體管結(jié)構(gòu)可以像普通晶體管一樣完成。在這種類型的晶體管中，不提供流向基極區(qū)域的電流，但光能可用作輸入。
或者，光電晶體管也被視為包含電流放大器的光電二極管。晶體管直接從光子變?yōu)殡姾?，類似于光電二極管，還提供電流增益。下面顯示的光電晶體管符號(hào)與普通晶體管符號(hào)相同，但主要區(qū)別在于其上的兩個(gè)箭頭將解釋入射到晶體管基極端子上的光。
與普通晶體管類似，除了從基極到集電極端子的尺寸外，這些晶體管還包括大增益。在這種類型的晶體管中，基極-集電極結(jié)的尺寸更大，因?yàn)樗莻鞲衅鞯母泄鈪^(qū)域。
當(dāng)結(jié)的尺寸較大時(shí)，它將產(chǎn)生明顯更好的結(jié)電容。因此，盡管增益很高，但這些晶體管的頻率響應(yīng)比光電二極管小。
工作原理
光電晶體管的工作原理類似于包含放大晶體管的光電二極管的工作原理。光落在光電晶體管的基極端子上，然后它會(huì)感應(yīng)一個(gè)小電流，然后通過普通晶體管的作用將電流放大，從而產(chǎn)生大范圍的電流。通常，與相關(guān)光電二極管相比，光電晶體管產(chǎn)生的電流是光電二極管電流的50–100倍。
光電晶體管是由半導(dǎo)體材料制成的。一旦光落在材料上，半導(dǎo)體材料的電荷載流子（如空穴或電子）將導(dǎo)致在基極區(qū)域提供電流。其基極區(qū)域可用于晶體管偏置。
光通過晶體管的基極端子，在反向偏置中形成電子-空穴對(duì)。電場壓力下的電子流動(dòng)將在基極區(qū)產(chǎn)生電流。電流可以在發(fā)射區(qū)注入電子。這種晶體管的主要缺點(diǎn)是頻率響應(yīng)低。
光電晶體管結(jié)構(gòu)
與普通晶體管相比，光電晶體管的集電極和基極端子具有更大的面積。光電晶體管IC的最佳示例是2n5777光電晶體管。
基極端子的面積可以增加以增加產(chǎn)生的電流量，因?yàn)楫?dāng)更多的光落在晶體管上時(shí)，將產(chǎn)生巨大的電流。以前，它是用單一的半導(dǎo)體材料設(shè)計(jì)的，比如鍺或硅。目前，這些晶體管由砷和鎵組成，以獲得高效率。
最后，光電晶體管的排列可以在一個(gè)金屬盒中完成，并且在盒的頂部放置一個(gè)透鏡以吸收入射的輻射。光電晶體管的結(jié)構(gòu)與普通晶體管非常相似。早些時(shí)候，鍺和硅材料被用來制造這種光電晶體管。
發(fā)射極-基極結(jié)通過正向偏置連接，而集電極-基極區(qū)通過反向偏置連接。只要沒有光線落在晶體管的表面上，由于電荷載流子的數(shù)量很少，在光電晶體管的頂部就會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)反向飽和電流。
光能在集電極和基極的交界處下降，然后產(chǎn)生大部分載流子，并將電流增加到反向飽和電流。下圖顯示電流隨光強(qiáng)度的增加而增加。
特點(diǎn)
下面討論光電晶體管的特性。
在下圖中，x軸表示晶體管集電極-發(fā)射極區(qū)域中的外加電壓，y軸表示整個(gè)器件的集電極電流供應(yīng)，單位為Ma。從下圖中，我們可以注意到集電極區(qū)域中的電流如何隨入射光的強(qiáng)度而變化。
集電端子中的電流因光強(qiáng)而增強(qiáng)。集電極區(qū)域中的電流隨波長和光強(qiáng)度而變化。在上圖中，我們可以注意到，當(dāng)它落在基座上時(shí)，電流會(huì)隨著光強(qiáng)度的增加而增加。基極電流的差異也由光強(qiáng)度的差異表示。
