關(guān)鍵要點(diǎn):

?光傳感器本質(zhì)上是將感光器件接收到的光轉(zhuǎn)換為電能，并利用其電流的傳感器的總稱。

?光電二極管是比較簡單的光電轉(zhuǎn)換元件。

?光電晶體管采用光電二極管與晶體管的一體化結(jié)構(gòu)，是通過晶體管將光電二極管的輸出電流（光電流）放大后再輸出的元件。

利用光檢測的傳感器種類繁多。此前介紹過的照度傳感器和接近傳感器以及利用光電容積脈搏波法的脈搏傳感器也屬于光傳感器的范疇。本文將介紹光傳感器中比較基礎(chǔ)的光電二極管和光電晶體管。

什么是光傳感器

光傳感器本質(zhì)上是將感光元件接收到的光轉(zhuǎn)換為電能，并利用其電流的傳感器的總稱。其功能多樣，既可簡單地檢測光的有無與強(qiáng)弱，也能識別顏色等，并且可以適配自然光和發(fā)光二極管等多種光源。光傳感器的核心是感光元件，其中比較基礎(chǔ)的元件是光電二極管和光電晶體管。它們的應(yīng)用場景豐富多樣，覆蓋范圍非常廣泛。

什么是光電二極管

光電二極管是比較簡單的光電轉(zhuǎn)換元件。其結(jié)構(gòu)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的pn結(jié)構(gòu)成，與普通的pn結(jié)整流二極管基本相同。其V-I特性在無光條件下與普通二極管相同（下圖中的藍(lán)色曲線），但當(dāng)pn結(jié)受光時(shí)，光電二極管的V-I特性會向下偏移（下圖中的紅色曲線）。此時(shí)，從陰極流向陽極的反向電流稱為“光電流”。光電流基本與照度（入射光量）成正比（見下圖）。由于以反向電流作為輸出，因此通常在反向偏置中使用。

光電二極管的輸出電流（光電流）通常為微安（μA）級，數(shù)值較小，因此一般需要先通過晶體管或運(yùn)算放大器等接收并放大后再利用。另外，光電二極管具有照度（入射光量）與輸出電流之間的線性度較高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

以實(shí)際的光電二極管RPMD-0100為例，其規(guī)格如下：

什么是光電晶體管

光電晶體管采用光電二極管與晶體管的一體化結(jié)構(gòu)，是通過晶體管將光電二極管的輸出電流（光電流）放大后再輸出的元件（見下圖）。光電二極管的光電流為μA級，由于通常很難直接處理如此微小的電流，因此光電晶體管會將其放大至mA級再輸出。另外，通過放大，即使在照度較低（即光電流較?。┑那闆r下也能獲得足夠的輸出，從而提升靈敏度。

在圖中，NPN晶體管的集電極-基極之間似乎連接了光電二極管，但實(shí)際上是NPN晶體管的基極（p型）和集電極（n型）之間的pn結(jié)起到了光電二極管的作用。此處產(chǎn)生的光電流成為晶體管的基極電流，經(jīng)晶體管放大hFE倍后，形成集電極電流Ic（輸出電流）流過。輸出電流基本與照度成正比。由于結(jié)構(gòu)和工作原理的差異，光電晶體管的響應(yīng)速度比光電二極管慢。

下表為實(shí)際的光電晶體管規(guī)格和技術(shù)規(guī)格書鏈接一覽表，供參考。