Fototransistor

En el siguiente artículo correspondiente al tema de transistores , hablaremos sobre los fototransistores que juegan un papel muy importante en el mundo de la electrónica. 😀

Dicho de otra forma, Los fototransistores se utilizan ampliamente para detectar pulsos de luz y convertirlos en señales eléctricas digitales. Estos son operados por la luz en lugar de corriente eléctrica. Suelen ser de bajo costo y se pueden utilizar en numerosas aplicaciones.

¿Qué más podemos hacer con un fototransistor?

El fototransistor es capaz de convertir la energía luminosa en energía eléctrica. Los fototransistores funcionan de manera similar a las fotoresistencias, comúnmente conocidas como LDR (resistencia dependiente de la luz), pero son capaces de producir tanto corriente como tensión, mientras que las fotoresistencias solo son capaces de producir corriente debido al cambio en la resistencia.

Los fototransistores son transistores con la base terminal expuesta. En lugar de enviar corriente a la base, los fotones de la luz que golpea activan el transistor. Esto se debe a que un fototransistor está hecho de un semiconductor bipolar y enfoca la energía que pasa a través de él. Estas son activadas por partículas de luz y se utilizan en prácticamente todos los dispositivos electrónicos que dependen de la luz de alguna manera. Todos los sensores fotográficos de silicio (fototransistores) responden a todo el rango de radiación visible, así como al infrarrojo. De hecho, todos los diodos, transistores, Darlington, triacs, etc. tienen la misma respuesta de frecuencia de radiación básica.

La estructura del fototransistor está específicamente optimizada para aplicaciones fotográficas. En comparación con un transistor normal, un fototransistor tiene una base y un ancho de colector más grande y está hecho mediante difusión o implantación de iones.

Características

✅ Disponible con ganancias desde 100 hasta más de 1500

✅ Tiempos de respuesta moderadamente rápido.

✅ Disponible en una amplia gama de paquetes que incluyen tecnología de montaje superficial y con recubrimiento epoxi, moldeado por transferencia.

✅ Características similares a las de los transistores de señal.

Un fototransistor no es más que un transistor bipolar común en el que la región base está expuesta a la iluminación. Está disponible en los tipos P-N-P y N-P-N que tienen diferentes configuraciones como emisor común, colector común y base común. Generalmente se utiliza la configuración de emisor común. También puede funcionar mientras la base está abierta. Comparado con el transistor convencional, tiene más áreas de base y colector.

Los fototransistores antiguos utilizaban materiales semiconductores individuales como el silicio y el germanio, pero ahora los componentes modernos de hoy en día utilizan materiales como el galio y el arseniuro para niveles de alta eficiencia. La base es el líder responsable de activar el transistor. Es el dispositivo controlador de puerta para el suministro eléctrico más grande. El colector es el cable positivo y el suministro eléctrico más grande. El emisor es el cable negativo y la salida para el suministro eléctrico más grande.

Si el dispositivo no recibe luz, habrá un pequeño flujo de corriente debido a los pares de electrones de los orificios generados térmicamente y la tensión de salida del circuito será ligeramente menor que el valor de suministro debido a la caída de tensión en la resistencia de carga.

Con luz al caer en la unión colector-base, el flujo de corriente aumenta. Con el circuito abierto de conexión de la base, la corriente de la base del colector debe fluir en el circuito de la base del emisor y, por lo tanto, la corriente que fluye se amplifica por la acción normal del transistor. La unión de la base del colector es muy sensible a la luz. Sus condiciones de trabajo dependen de la intensidad de la luz. La corriente de base de los fotones incidentes se amplifica por la ganancia del transistor, lo que resulta en ganancias de corriente que van desde cientos hasta varios miles. Un fototransistor es de 50 a 100 veces más sensible que un fotodiodo con un nivel de ruido más bajo.

Circuito de un Fototransistor

Un fototransistor funciona igual que un transistor normal, donde la corriente de base se multiplica para proporcionar la corriente del colector, excepto que en un fototransistor, la corriente de base se controla mediante la cantidad de luz visible o infrarroja donde el dispositivo solo necesita de 2 pines.

En el diagrama del circuito de un fototransistor, suponiendo que no hay nada conectado al voltaje de salida, la corriente de base controlada por la cantidad de luz determinará la corriente del colector, que es la corriente que pasa a través de la resistencia. Por lo tanto, el voltaje de salida aumentará o disminuirá según la cantidad de luz.

Podemos conectar esto a un amplificador operacional para aumentar la señal directamente a una entrada de un microcontrolador. La salida de un fototransistor depende de la longitud de onda de la luz que incide. Estos dispositivos responden a la luz en un amplio rango de longitudes de onda desde el UV cercano, a través de lo visible y en la parte IR cercana del espectro.

Para un nivel de iluminación de fuente de luz dado, la salida de un fototransistor se define por el área de la unión colectar-base expuesta y la ganancia de corriente CC del transistor.

Existen diferentes fototransistores con configuraciones diferentes, pueden usarse como un opto aislador, interruptor óptimo, sensor retroreflectivo. El aislador óptico es similar a un transformador en donde la salida está aislada electricamente de la entrada. Se detecta un objeto cuando entra en la brecha del interruptor óptico y bloquea la trayectoria de la luz entre el emisor y el detector. El sensor retro detecta la presencia de un objeto generando luz y luego buscando su reflectancia fuera del objeto a detectar.

👍 Ventaja de los Fototransistores

Los fototransistores tienen varias ventajas importantes que los separan de otros sensores ópticos, algunos de ellos se mencionan a continuación.

• Los fototransistores producen una corriente más alta que los fotodiodos.
• Los fototransistores son relativamente económicos, simples y lo suficientemente pequeños como para que quepan varios de ellos en un único chip de computadora integrado.
• Los fototransistores son muy rápidos y son capaces de proporcionar una salida casi instantánea.
• Los fototransistores producen un voltaje, que las foto-resistencias no pueden hacer.

👎 Desventaja de los Fototransistores

• Los fototransistores que están hechos de silicona no pueden manejar voltajes de más de 1,000 voltios.
• Los fototransistores también son más vulnerables a las oleadas y los picos de electricidad, así como a la energía electromagnética.
• Los fototransistores tampoco permiten que los electrones se muevan tan libremente como lo hacen otros dispositivos, como los tubos de electrones.

Aplicación de los fototransistores

El fototransistor se puede aplicar en diversas áreas de aplicación, tales como:

• Lector de tarjetas perforadas
• Sistemas de seguridad
• Codificadores (medir velocidad y dirección)
• Foto detectores infrarrojos
• Controles eléctricos
• Circuitos lógicos informáticos
• Relés
• Control de iluminación
• Indicador de nivel
• Sistema de conteo

Por lo tanto, todo esto tiene que ver con una visión general del fototransistor . Finalmente, a partir de la información anterior, podemos concluir que los fototransistores se utilizan ampliamente en diferentes dispositivos electrónicos para detectar luz, como el receptor de infrarrojos, detectores de humo, láser, reproductores de CD, etc.