Перейти к содержанию

Фототранзистор

Фототранзистор — биполярный транзистор, у которого вместо тока базы работает свет: фотоны создают ток в переходе база–коллектор, и транзистор его усиливает. В оптопарах он стоит напротив инфракрасного светодиода и передаёт сигнал без электрической связи.

Обновлено Редакция GAW

Фототранзистор — биполярный транзистор, управляемый светом. Свет, попадающий на переход база–коллектор, рождает в нём носители заряда, и возникающий фототок работает как ток базы: транзистор его усиливает, и ток коллектора оказывается в десятки и сотни раз больше.

Главное применение — выход оптопары. По даташиту Vishay в оптопаре 4N25 напротив кремниевого NPN-фототранзистора стоит инфракрасный светодиод на арсениде галлия, а между ними — изоляция с испытательным напряжением 5000 В (действующее значение). Ток коллектора пропорционален току светодиода, и коэффициент пропорциональности называют коэффициентом передачи тока CTR.

Параметры фототранзисторной оптопары на примере Vishay TCET1100:

ПараметрЗначение
CTR при IF = 5 мА50–600 % у TCET1100, по группам уже: например, 100–300 % у TCET1106
Насыщение UCE(sat)до 0,3 В при IF = 10 мА и IC = 1 мА
Время включения и выключения6 и 5 мкс при IC = 2 мА и нагрузке 100 Ом; 9 и 10 мкс при IF = 10 мА и нагрузке 1 кОм
Частота срезаоколо 110 кГц при нагрузке 100 Ом

Медлительность — главный недостаток фототранзистора: переход база–коллектор большой, чтобы собирать свет, и его ёмкость заряжается долго. Скорость растёт при меньшем сопротивлении нагрузки и с резистором между базой и эмиттером — для этого у 4N25 выведена база, — но падает коэффициент передачи. Неиспользуемую базу Vishay советует соединять с общим проводом выхода резистором большого сопротивления: свободный высокоомный вывод может ловить помехи. Для быстрых интерфейсов используют оптопары с логическим выходом.

Расчёт резисторов светодиода и нагрузки — в калькуляторе оптопары, виды оптопар и их выбор — в статье «Оптопары» и в разделе «Оптопары».

Частые вопросы

Как работает фототранзистор?

Свет, падающий на переход база–коллектор, создаёт в нём ток, который действует как ток базы и усиливается транзистором. В оптопаре источник света — инфракрасный светодиод, поэтому ток коллектора пропорционален току светодиода с коэффициентом передачи CTR.

Почему фототранзисторные оптопары медленные?

Большая площадь перехода база–коллектор нужна, чтобы собирать свет, и у неё большая ёмкость — по Vishay это главное ограничение скорости. У TCET1100 время включения и выключения — 9 и 10 мкс при нагрузке 1 кОм. Для быстрых сигналов берут оптопары с логическим выходом.

Зачем у 4N25 вывод базы?

Чтобы ускорить выключение: по Vishay резистор между базой и эмиттером даёт заряду базы путь наружу, но снижает коэффициент передачи. Свободный вывод базы, по Vishay, работать не мешает, но высокоомная база может ловить помехи, поэтому её лучше соединить с общим проводом выхода резистором большого сопротивления.

Источники

  1. Vishay Semiconductors. 4N25, 4N26, 4N27, 4N28: Optocoupler, Phototransistor Output, with Base Connection (Document Number 83725, Rev. 1.8, 07-Jan-10) — инфракрасный светодиод на арсениде галлия и кремниевый NPN-фототранзистор с выводом базы; испытательное напряжение изоляции 5000 В (действующее)
  2. Vishay Semiconductors. TCET1100, TCET1100G: Optocoupler, Phototransistor Output (Document Number 83503, Rev. 2.5, 14-Apr-2026) — CTR при IF 5 мА и VCE 5 В: TCET1100 — 50–600 %, TCET1106 — 100–300 % и другие группы; насыщение до 0,3 В при IF 10 мА и IC 1 мА; включение и выключение 6 и 5 мкс при IC 2 мА и RL 100 Ом, 9 и 10 мкс при IF 10 мА и RL 1 кОм; частота среза 110 кГц при RL 100 Ом
  3. Vishay. Transistor Output Optocouplers: Frequently Asked Questions (doc. 84360, Rev. 1.0, 2016) — вопрос 8: вывод базы ускоряет выключение, давая путь заряду базы, но влияет на CTR; свободная база допустима, но может ловить помехи — лучше резистор большого сопротивления на общий провод
  4. Vishay. Application Note 41: Faster Switching from Standard Couplers (doc. 83590, Rev. 1.6, 2012) — скорость фототранзистора ограничивает большая площадь и ёмкость перехода база–коллектор; на скорость влияют резистор нагрузки и ток светодиода

Нашли ошибку?

Смотрите также