什么是光電晶體管？

光電二極管可以產生光電流，因為它的結暴露在入射光下。除了暴露的半導體材料是雙極結型晶體管 （BJT）的基極之外，光電晶體管的功能與此類似。

光電晶體管被描繪為 BJT，其中基極被移除，箭頭表示基極對光敏感。本文中的其他圖表僅描繪了 NPN 光電晶體管。

有兩種方法可以考慮光電晶體管的行為。

首先，你可以用入射光的強度來替換流入普通晶體管基極的電流量。在有源模式 BJT 行為的基本模型中，輸出電流（即集電極電流）是輸入電流（即基極電流）乘以稱為 beta （β） 的增益參數。對于光電晶體管，入射光就像是施加到基極的微弱信號，輸出電流遠高于我們對光電二極管的預期，因為晶體管能夠在內部放大施加到基極的信號。

其次，您可以想象一個光電晶體管是一個 BJT，其基極連接了一個光電二極管，這樣晶體管的輸入信號就是光電二極管產生的光電流。在這個概念中，BJT 就像一個附加的半導體器件，它將電流增益應用于光電二極管的輸出信號。

光電晶體管在概念上等同于驅動雙極結型晶體管基極的光電二極管。請注意光電二極管的方向：光電流始終是反向電流，光電二極管的方向使光電流流入基極。

光電晶體管電路

與光電二極管一樣，光電晶體管的目標是從光生電流產生可用的輸出電壓。由于光電晶體管在其半導體結構中內置了放大功能，因此我們不需要基于運算放大器的跨阻放大器 （TIA）。相反，我們可以使用我們在非光敏 BJT 應用中已經知道的放大器配置。

的共集電極和共發射極結構是用于將光轉換為電壓都可行的選擇。我更喜歡共發射極方法，因為我覺得它更直觀，但如果您更喜歡避免反轉——即，如果您想要更高的照度以產生更高的輸出電壓，那么您可能會喜歡共集電極放大器。

您可以使用共集電極或共發射極放大器配置將您的光電晶體管變成一個照度-電壓轉換器。

光電晶體管與光電二極管

光電晶體管似乎是對光電二極管的重大改進，但它們并不像您想象的那么受歡迎。內部電流放大理論上是一個重要的優勢，但有很多資源可以幫助工程師設計高性能 TIA，我更喜歡 TIA 方法。

此外，光電晶體管在一些重要方面是劣勢的。

光電晶體管在照度和輸出電流之間保持線性關系的能力較差。如果您只需要一個產生數字輸出電壓的開/關光檢測器，這并不重要。我的光敏應用往往需要模擬輸出信號，我本能地貶低光電晶體管的有限線性。

光電二極管的響應速度比光電晶體管快。寬帶寬的重要性取決于應用的要求，在許多情況下，光電晶體管就完全足夠了。同時，您不希望圍繞光電晶體管設計您的系統，然后在一年后當有人想要將最大工作頻率提高一個數量級時被迫對設計進行大修。

與光電二極管相比，光電晶體管中的重要性能規格對溫度更敏感。如果您的產品始終在室溫下運行，則這不是問題。如果您使用汽車或軍事系統，光電晶體管的溫度引起的性能變化可能會導致頭痛。

結論

光電晶體管提供更高的光生輸出電流，同時施加一些性能限制。我喜歡光電二極管；盡管如此，在很多應用中，使用光電晶體管并消除 TIA 的成本和復雜性是有意義的。
責任編輯人：CC