什么是光子晶体管（Phototransistor）？

什么是光子晶体管

光电晶体管是一种双极结晶体管（BJT），它将光电二极管和晶体管的概念结合在一起。光电二极管是一种半导体器件，它将入射光转换为被称为光电流的电流，而晶体管是一种调节和放大通过它的电压或电流的器件。

普通晶体管的集电极到发射极的电流取决于其中存在的基极电流。对于光电晶体管来说，由于入射光线而在基区产生的光电流作为基极电流，调节集电极到发射极的电流。这种器件是光检测、电子开关和电流放大应用的理想选择。

像普通的晶体管一样，光敏电阻有三个区域或层和两个结点。这些区域是发射器、基座和集电极区域，而结点是沿着发射器-基座和基座-集电极界面。这些结被称为耗尽区或空间电荷层（SCL），它们包含一个电场，因为电子和空穴在这些区域被分离。

发射器和集电极区域有各自的终端，并与偏置电压相连。由于光电流起着基极电流的作用，所以光敏电阻不需要基极，但基极区域有较大的面积来收集入射光子。

入射到光电晶体管上的光子在基座-收集器结中被吸收，产生一个电子-空穴对。这里存在的电场将使电子和空穴向相反的方向漂移；电子向集电极端移动，而空穴向基区移动；从而产生基极电流，使发射器区的电子注入基区。这导致形成一个放大的集电极-发射极电流，取决于该器件的电流增益。

通常情况下，晶体管被封闭在金属或塑料封装中，因为它们对光敏感。然而，光敏晶体管的设计是为了在光照下工作，因此使用透明的封装。它的基极区和集电极区有较大的面积，它们的结点对入射光线来说是可以光学接触的。此外，这种装置被设计为具有高光敏度。

npn结构的光敏电阻所用的符号如上图所示。

作为电流放大器的光电晶体管

使用光电晶体管可以实现各种电路配置。其中，共发射器和共集电极配置可以作为放大器电路。

共发射极配置的光敏电阻有一个负载电阻将电源电压连接到集电极引脚。该电路的输出来自集电极。对于共集电极配置，一个负载电阻被用来将发射极区域接地。该电路的输出来自发射器引脚。

在共发射极配置中，当入射光线不存在时，光电流或基极电流实际上为零，因此光敏电阻将处于 "关闭 "状态。因此，应用的偏置电流将可作为输出。随着入射光线的增加，产生的光电流将增加；这反过来又会被放大，因此流经光电晶体管的电流从集电极区域到发射极区域将增加。因此，集电极输出将减少。

在普通集电极配置中，当入射光线不存在时，光电流或基极电流实际上为零，因此光敏电阻将处于 "关闭 "状态。因此，发射器负载处的输出实际上是零安培。随着入射光线的增加，产生的光电流将增加；这反过来又会被放大，因此流经光电晶体管从集电极区域到发射极区域的电流将增加。因此，发射器的输出将增加。

光电晶体管可以在低光照度下作为电流放大器使用。它可以根据入射到基极-集电极结上的光产生的光电流来放大电流流。通常使用一个合适的集电极负载来使放大作用呈线性比例。

作为开关的光子晶体管

当入射光线很少或没有入射光线时，晶体管中实际上没有电流流动，这种状态可以定义为 "关闭 "状态。随着入射光线在光电晶体管上的增加，流经它的电流也增加。最终，光电晶体管达到了饱和状态，电流流量不能再增加。这种状态可以被定义为 "开启 "状态。因此，通过改变入射光的强度，光敏电阻可以作为一个电子开关运行。

光电晶体管还用于光电隔离器、光电干扰器、接近检测器、计数系统、编码器传感器、打印机、光学控制遥控器、光检测器、液位指示和继电器系统以及报警系统。