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防盗报警器的机构与工作原理

   日期:2013-01-25     来源:中国测控网    

光电三极管也称光敏三极管,它的电流受外部光照控制。是一种半导体光电器件。比光电二极管灵敏得多,光照集中电结附近区域。

利用雪崩倍增效应可获得具有内增益的半导体光电二极管(APD),而采用一般晶体管放大原理,可得到另一种具有电流内增益的光伏探测器,即光电三极管。它的普通双极晶体管十分相似,都是由两个十分靠近的p-n结-------发射结和集电结构成,并均具有电流发大作用。为了充分吸收光子,光电三极管则需要一个较大的受光面,所以,它的响应频率远低于光电二极管。

机构与工作原理

光电三极管是一种相当于在基极和集电极之间接有光电二极管的普通三极管,因此,结构与一般晶体管类似,但也有其特殊地方。如图2.1.1所示。图中e.b.c分别表示光电三极管的发射极.基极和集电极。正常工作时保证基极--集电极结(b—c结)为反偏正状态,并作为受光结(即基区为光照区)。光电三极管通常有npn和pnp型两种结构。常用的材料有硅和锗。例如用硅材料制作的npn结构有3DU型,pnp型有3GU型。采用硅的npn型光电三极管其暗电流比锗光电三极管小,且受温度变化影响小,所以得到了广泛应用.

光电三极管的工作有两个过程,一是光电转换;二是光电流放大。光电转换过程是在集---基结内进行,它与一般光电二极管相同。[3]当集电极加上相对于发射极为正向电压而基极开路时(见图2.1.1(b)),则b--c结处于反向偏压状态。无光照时,由于热激发而产生的少数载流子,电子从基极进入集电极,空穴则从集电极移向基极,在外电路中有电流(即暗电流)流过。当光照射基区时,在该区产生电子---空穴对,光生电子在内电场作用下漂移到集电极,形成光电流,这一过程类似于光电二极管。于此同时,空穴则留在基区,使基极的电位升高,发射极便有大量电子经基极流向集电极,总的集电极电流为

IC=IP +βI P=(1+β)IP 2.1.1

图2.1.1光电三极管结构及工作原理

(a)结构示意图 (b)光电变换原理 (c)电流放大作用

式中β为共发射极电流放大倍数。因此,光电三极管等效于一个光电二极管与一般晶体管基极---集电极结的并联。它是把基极---集电极光电二极管的电流(光电流IP)放大β倍的光伏探测器,可用图2.1.1(c)来表示。与一般晶体管不同的是集电极电流IC由基极---集电极结上产生的光电流IP=Ib控制。也就是说,集电结起双重作用,一是把光信号变成电信号起光电二极管的作用;二是将光电流放大,起一般晶体三极管的集电极的作用。

 
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