光电三极管
一、定义：
以接受光的信号而将其变换为电气信号为目的而制成之晶体管称为光电三极管,也叫光电三极管,英文名是Photo Transister。
二、光电三极管的原理及作用：
光电三极管一般在基极开放状态使用(外部导线有两条线的情形比较多)，而将电压施加至射极、集极之两个端子，以便将逆偏压施至集极接合部。在此状态下，光线入射于基极之表面时，受到反偏压之基极、集电极间即有光电流(Iλ)流过，发射极接地之晶体管的情形也一样，电流以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为流至外部端子之光电流(Ic)，为便于了解起见，请参照图1所示。达林顿晶体管工作情况；电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大，其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。 （图1、光电三极管的等效电路）
三、光电三极管的结构及外形：
最普遍的外形如图2 所示。罐形封闭(Can seal)之光电三极管多半将半导体晶方装定在TO-18或TO-5封装引脚座后，利用附有玻璃之凸透镜及单纯之玻璃窗口之金属罩封闭成密不透气状态。
罐封闭型(玻璃窗口) 罐封闭型(玻璃透镜)
树脂封入型(平导线透型) 树脂封入型(单端窗)
图2 光电三极管的外形
四、光电三极管的种类：
由外观上如图2所示，可以区分为罐封闭型与树脂封入型，而各型又可分别分为附有透镜之型式及单纯附有窗口之型式。就半导体晶方
言之，材料有硅(Si)与锗(Ge)，大部份为硅。在晶方构造方面，可分为普通晶体管型与达林顿晶体管型。再从用途加以分类时，可以分为以交换动作为目的之光电三极管与需要直线性之光电三极管，但光电三极管的主流为交换组件，需要直线性时，通常使用光二极管。
五、光电三极管的选用：
在实际选用光电三极管时，应注意按参数要求选择管型。如要求灵敏度高，可选用达林顿型光电三极管；如要求响应时间快，对温度敏感性小，就不选用光电三极管而选用光电二极管。探测暗光一定要选择暗电流小的管子，同时可考虑有基极引出线的光电三极管，通过偏置取得合适的工作点，提高光电流的放大系数。例如，探测10-3勒克斯的弱光，光电三极管的暗电流必须小于0.1nA。
六、光电三极管判别：
（1）、目测内部法：
由于光电三极管通常采用透明树脂封装，所以管壳内的电极清晰可见：内部电极较宽较大的一个为集电极，而较窄且小的一个为发射极。
（2）、测量法：
a、若用指针式万用表R×1kΩ挡检测光电三极管时。黑表笔接集电极，红表笔接发射极，无光照时指针应接近∞，随着光照的增强电阻会逐渐变小，光线较强时其阻值可降到10kΩ以下。再将表笔对调，则无论有无光照指针均接近∞。
b、若采用数字式万用表，可将挡位开关置于R×20kΩ挡（或自动挡），红表笔接集电极，黑表笔接发射极，有光照时屏幕显示的压降值应在10kΩ以下，无光照时屏幕显示的数字应为溢出符号“OL”或“1”。
（3）、观测法：
金属壳封装的，金属下面有一个凸块，与凸块最近的那只脚为发射极e。如果该管仅有两只脚，那么剩下的那条脚则是光电三极管的集电极c；假若该管有三只脚，那么与e脚最近的则是基极b，离e脚远者则是集电极c。
对环氧平头式、微型光电三极管的管脚识别方法是这样的：由于这两种管子的两只脚不一样，所以识别最容易——长脚为发射极e，短脚为集电极C 。
七、常用的型号：
常见光电三极管有3DU0～7型、3DU11～51型以及硅光电三极管组合件。在图1中，有的硅光电三极管只有两只脚，这是由于在制作时，基极b没有引出的缘故。硅光电三极管组合件是将10只或15只光电三极管，采用集成电路工艺，利用双列直插式外壳封装而成。在外壳上，每只光电三极管都有一个玻璃窗口。
举例：以3DU33为例
3DU33硅光敏三极管
一、用途
光电自动控制、光电计数、光电传感器中作光电信号转换用
二、光电参数
名 称 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
最高工作电压 VRM(CE) ICE=ID 20 30 V
暗电流 ID V= VRM (CE) 10 100 nA
光电流 IL VCE=10V E=1000LX 10 mA
上升时间 tr RL=50Ω,VCE=10V
脉冲电流幅度为1mA 5 μs
下降时间 tf 5 μs
峰值波长 λP 880 nm
封装形式 镀镍金属帽，玻璃球透镜。
三、极限参数 四、实物图
名 称 符号 参数 单位
最大功率 PM 70 mw 五、外形图
工作温度 TOP -30～+65 ℃
偖存温度 Tstg -30～+80 ℃
八、光电二极管与光电三极管的区别与应用：
光电二极管是一种PN结型半导体元件，当光照射到PN结上时，半导体内电子受到激发，产生电子空穴对,在电场作用下产生电势，将光信号转换成电信号。 广泛用于各种遥控系统、光电开关、光探测器，以及以光电转换的各种自动控制仪器、触发器、光电耦合、编码器、特性识别、过程控制、激光接收等方面。在机电一体化时代，它成为必不可少的元件。
光电接收三极管也是靠光的照谢量来控制电流的器件。它可等效看作一个光电二极管与一只晶体三极管的结合，所以它具有放大作用。其最常用的材料是硅，一般仅引出集电极和发射极，其外形与发光二极管一样（也有引出基极的光电三极管，它常作温度补尝用）。它的光谱范围与光电二极管相同。位置信息检出的受光器件，广泛用于光探测器、光电耦合、编码器、译码器、特性识别、过程控制、激光接收、自动控制设备以及各种光电开关等方面。在机电一体化时代，它成为必不可少的元件。
光电二极管的光电流小，输出特性线度好，响应时间快；而光电三极管光电流大，输出特性线度差，响应时间慢。一般要求灵敏度高，工作频率低的开关电路，可选用光电三极管；要求光电流与照度成线性关系或要求工作频率高时，则采用光电二极管。一般光电三极管的负债电阻为光电二极管负载电阻的1/10。光电二极管或光电三极管并非只对红外线敏感，所以在制作时要防止环境光（日光、灯光）过强而使放大电路输出饱和而失控，可加红色有机玻璃滤光，以减少环境的影响。
光电三极管与光电二极管在自动控制电路中是可以互换的，但电路的工作点需要调整。
由于光电三极管较光电二极管有放大作用，其响应时间更短，因而用途更多。
补充：硅光电三极管的工作原理（型号材料而定）
目前的光电三极管是采用硅材料制作而成的。这是由于硅元件较锗元件有小得多的暗电流和较小的温度系数。硅光电三极管是用N型硅单晶做成N—P—N结构的。管芯基区面积做得较大，发射区面积却做得较小，入射光线主要被基区吸收。与光电二极管一样，入射光在基区中激发出电子与空穴。在基区漂移场的作用下，电子被拉向集电区，而空穴被积聚在靠近发射区的一边。由于空穴的积累而引起发射区势垒的降低，其结果相当于在发射区两端加上一个正向电压，从而引起了倍率为β+1(相当于三极管共发射极电路中的电流增益)的电子注入，这就是硅光电三极管的工作原理。 |
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