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光敏三極管和普通三極管相似,也有電流放大作用,只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制,同時(shí)也受光輻射的控制。 通常基極不引出,但一些光敏三極管的基極有引出,用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。
光敏三極管簡介
光敏三極管和普通三極管相似,也有電流放大作用,只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制,同時(shí)也受光輻射的控制。 通常基極不引出,但一些光敏三極管的基極有引出,用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。
光敏晶體管
半導(dǎo)體通過添加一部分微量元素會(huì)使其特性發(fā)生翻天覆地的變化。光敏晶體管就是一種重要的衍生物。視覺是人體最重要的感覺,因此,我覺得通過光來控制電路真 是太精妙了,而光敏的二極管三極管恰好就完成這個(gè)任務(wù)。因?yàn)楣饷羧龢O管由于還具有放大作用,因此應(yīng)用比二極管更加廣泛。 光敏三極管用于測量光亮度,經(jīng)常與發(fā)光二極管配合使用作為信號(hào)接收裝置。
光敏三極管的優(yōu)越性
當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí),形成光電流,由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極,從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管具 有不同的光譜特性,與光敏二極管相比,具有很大的光電流放大作用,即 很高的靈敏度。
晶體管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
通過對(duì)半導(dǎo)體二極管和三極管的學(xué)習(xí),我了解了晶體管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,晶體三極管,是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元 件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié),兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有 PNP和NPN兩種,如圖從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極,分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。 發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié),集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。基區(qū)很薄,而發(fā)射區(qū)較 厚,雜質(zhì)濃度大,PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴,其移動(dòng)方向與電流方向一致,故發(fā)射極箭頭向里;NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子,其移 動(dòng)方向與電流方向相反,故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和 NPN型兩種類型。雖然重點(diǎn)學(xué)習(xí)了晶體管的放大作用,但是我對(duì)晶體管的開關(guān)作用更感興趣。半導(dǎo)體就像一個(gè)開關(guān),可以通過導(dǎo)通與截止來控制電路。
光敏三極管的三大功能
一 測量光亮度
在教室圖書館,很多時(shí)候日光燈白天也亮著,在宿舍里面, 日光燈經(jīng)常是晝夜不息,同學(xué)們對(duì)這種浪費(fèi)已經(jīng)麻木不仁了。有的同學(xué)早晨去教室,雖然教室很明亮但還要開燈,雖然一盞日光燈不會(huì)浪費(fèi)多少資源,但積少成多, 浪費(fèi)就是很大了。因此,我們可以在教室安裝一個(gè)控制電路,當(dāng)亮度達(dá)到一定程度的時(shí)候,使得教室里面和宿舍里面日光燈將無法啟動(dòng)。我們可以利用光敏三極管附 加電磁繼電器來完成這個(gè)電路。采光點(diǎn)的選取是一個(gè)關(guān)鍵,因?yàn)椴⒉皇敲恳粋(gè)教室的明亮程度都是相同的,我們可以采用多點(diǎn)取樣來達(dá)到這個(gè)要求。例如在20個(gè)教 室中都安放光敏三極管,我們可以設(shè)置,如果他們?nèi)炕蛘叽蟛糠至炼榷己芨撸敲矗展鉄艟蜔o法正常啟動(dòng) ,達(dá)到節(jié)約能源的目的。 還有一種情況,就是如果有一天天空布滿了烏云,亮度不夠,那么日光燈可以開啟了。但是不久云開 霧散,天氣放晴,日光燈不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。同樣造成很大浪費(fèi)。可以在采光點(diǎn)所在的教室外面再安裝一個(gè)采光點(diǎn),當(dāng)室內(nèi)外強(qiáng)度的差值縮小到一定范圍是,我們可以認(rèn) 為日光燈的作用可以忽略了,日光燈就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。 另外一種情況,如果教室外面正下雨,教室里面日光燈亮著,此時(shí)窗外一個(gè)閃電,使得外面很亮,日 光燈就關(guān)閉了,這會(huì)造成麻煩。因此要避免這種問題。方法就是在電路中安裝計(jì)數(shù)器,使得亮度差維持一定時(shí)間才可以使日光燈強(qiáng)制關(guān)閉。 綜上所述,我們可以利用光敏三極管設(shè)計(jì)一個(gè)電路,使得日光燈無法正常啟動(dòng)或者被強(qiáng)制關(guān)閉從而達(dá) 到節(jié)約能源的目的。當(dāng)然,這種方法的可行性從現(xiàn)在看并不是很高,電路要改裝費(fèi)用可能很高都會(huì)影響實(shí)施。不過我認(rèn)為的確可以通過光敏三極管的特性來得到節(jié)約 的目的。
二 光電隔離
光敏三極管的另一個(gè)作用是傳輸信號(hào),光耦合器(optical coupler,英文縮寫為OC)亦稱光電隔離器,簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用,所以,它在各種電路 中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成:光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極 管(LED),使之發(fā)出一定波長的光,被光探測器接收而產(chǎn)生光電流,再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換,從而起到輸入、輸出、隔離的作 用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離,電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn),因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻 元件,因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以,它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器 件,可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是:信號(hào)單向傳輸,輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離隔離,輸出信號(hào)對(duì)輸入 端無影響,抗干擾能力強(qiáng),工作穩(wěn)定,無觸點(diǎn),使用壽命長,傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件,現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦 合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中,利用線性光耦合器可構(gòu) 成光耦反饋電路,通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比,達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。 光耦合器工作原理 用于傳遞模擬信號(hào)的光耦合器的發(fā)光器件為二極管、光接收器為光敏三極管。當(dāng)有電流通過發(fā)光二極 管時(shí),便形成一個(gè)光源,該光源照射到光敏三極管表面上,使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流,該電流的大小與光照的強(qiáng)弱,亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。 由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號(hào)來傳輸,因而兩部分之間在電氣上完全隔離,沒有電信號(hào)的反饋和干擾,故性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng)。發(fā)光管和光敏 管之間的耦合電容小(2pf左右)、耐壓高(2.5KV左右),故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外,因其 輸入電阻小(約10Ω),對(duì)高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。因此,由光耦合器構(gòu)成的模擬信號(hào)隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。
三 非接觸測量轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)矩傳感器在旋轉(zhuǎn)軸上安裝著60條齒縫的測速輪,在 傳感器外殼上安裝的一只由發(fā)光二極管及光敏三極管組成的槽型光電開關(guān)架,測速輪的每一個(gè)齒將發(fā)光二極管的光線 遮擋住時(shí),光敏三極管就輸出一個(gè)高電平,當(dāng)光線通過齒縫射到光敏管的窗口時(shí),光敏管就輸出一個(gè)低電平,旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈就可得到60個(gè)脈沖,因此,每秒鐘檢 測到的脈沖數(shù)恰好等于每分鐘的轉(zhuǎn)速值。 光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個(gè)對(duì)光敏感的PN結(jié)作為感 光面,一般用集電結(jié)作為受光結(jié),因此,光敏二極管實(shí)質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通二極管 |
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