光电传感器详解：光敏晶体管与光电效应

"光敏晶体管-自动检测技术及应用（第2版）课件 （第十章（上） 光电传感器）" 光敏晶体管是一种特殊的半导体器件，它结合了光电效应与晶体管的电流放大功能。在光敏晶体管中，存在两个PN结，这些PN结使得器件在光照下具有电流增益，从而提高了其对光信号的敏感性。相比于光敏二极管，光敏晶体管的灵敏度更高，这是因为它的内部电流增益机制。尽管外形与光敏二极管类似，通常只有正负两个引脚（集电极C和发射极E），但光敏晶体管的基极并未单独引出。 第十章（上）光电传感器深入探讨了光电效应及其在不同元件中的应用。光电效应是物质吸收光能后产生电效应的一种现象，主要分为三类：外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。外光电效应涉及光电管等元件，其中电子从物体表面逸出；内光电效应则包括光敏电阻、光敏二极管和光敏晶体管，它们在光照下电阻率发生变化；光生伏特效应则产生于光电池，光照使物体产生电动势。 光电管是一种基于外光电效应的元件，它包含一个阳极和一个阴极，当光照射在阴极上，电子受到激发逸出，形成光电流。爱因斯坦的光电方程揭示了电子逸出的速度与光的频率和材料的逸出功之间的关系。只有当入射光的频率大于材料的红限频率时，才能发生光电效应。 光敏晶体管利用内光电效应工作，当受到光照时，其内部的PN结吸收光子能量，导致载流子（电子和空穴）数量增加，从而使得器件的电流增大。这种现象使得光敏晶体管在光检测和自动控制系统中有着广泛的应用，例如在光控开关、光强度测量、光通信和自动曝光等领域。 在学习和理解光电传感器时，了解其工作原理、特性、应用电路以及各种类型光电元件的差异至关重要。通过深入研究，我们可以更好地利用这些元件设计和实现各种光学检测系统，从而在自动化、机器人技术、环境监测等多个领域发挥重要作用。