Фототранзистор

Фототранзистор – транзистор, как правило, биполярный, в котором инжекция неравновесных носителей производится на базе внутреннего фотоэффекта; служит для преобразования световых сигналов в электрические с параллельным усилением электрических сигналов. Фототранзистор представляет собой монокристаллическую полупроводниковую пластину, изготовленную из Ge или Si, в которой с помощью специальных технологических приемов созданы три области, они называются, как и в простом транзисторе, базой, коллектором и эмиттером, причем база, в отличие от транзистора, в большинстве случаев вывода не имеет. Кристалл устанавливается в защитный корпус с прозрачным входным окном. Включение во внешнюю электрическую цепь фототранзистора подобно включению биполярного транзистора, изготовленного по схеме с нулевым током базы и общим эмиттером. При попадании света на базу либо коллектор в ней появляются парные носители зарядов (дырки и электроны), они разделены электрическим полем коллекторного перехода. В конце концов в базовой области скапливаются основные носители, что приводит к увеличению тока через фототранзистор по сравнению с током, который обусловливается переносом только тех носителей, появившихся непосредственно под воздействием света, и понижению потенциального барьера эммитерного перехода.

Основными характеристиками и параметрами фототранзистора, как и других фотоэлектрических приборов (фотоэлемента, фотодиода), являются:

1) интегральная чувствительность – отношение фототока к падающему световому потоку. У наилучших образцов фототранзисторов, например, изготовленных по диффузионной планарной технологии, она достигает порядка 10 А/лм;

2) спектральная характеристика – зависимость отношения чувствительности к монохроматическому излучению от длины волны данного излучения, которая позволяет, в частности, установить длинноволновую границу использования фототранзистора; данная граница зависит прежде всего от ширины запрещенной зоны полупроводникового материала, для кремниевого – 1,1 мкм, для германиевого фототранзистора составляет 1,7 мкм;

3) постоянная времени, которая характеризует инерционность фототранзистора, не превышает нескольких сотен мкс. Помимо этого, фототранзистор характеризуется коэффициентом усиления первоначального фототока, который достигает 102—103 раз.

Высокие временная стабильность параметров, чувствительность и надежность фототранзистора, а также его небольшие габариты и сравнительная простота конструкции позволяют широко применять фототранзисторы в системах контроля и автоматики – в качестве элементов гальванической развязки, датчиков освещенности и т. д. С 70-х гг. XX в. конструируются полевые фототранзисторы, являющиеся аналогами полевых транзисторов.