光電晶體管是用于檢測(cè)電子項(xiàng)目中光的非常有用的組件。您經(jīng)常會(huì)在遙控接收器、脈搏血氧儀和線路跟蹤機(jī)器人中找到它們。
在本指南中,您將了解什么是光電晶體管,如何使用光電晶體管,并通過一個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目來構(gòu)建自動(dòng)開/關(guān)開關(guān)。
光電晶體管符號(hào)和封裝
什么是光電晶體管?
光電晶體管是將光轉(zhuǎn)化為電的元件。它是一種晶體管,只是它使用光而不是基極電流來打開和關(guān)閉。它的符號(hào)如下所示:
光電晶體管符號(hào)
在普通 (BJT) 晶體管中,從基極到發(fā)射極的電流控制集電極和發(fā)射極之間的電流。在光電晶體管中,光控制集電極和發(fā)射極之間的電流。
下面您可以看到一個(gè)簡(jiǎn)單的電路,您可以使用它來將光轉(zhuǎn)換為電壓來測(cè)試光電晶體管:
簡(jiǎn)單的光電晶體管電路將光轉(zhuǎn)換為電壓的簡(jiǎn)單電路
有兩種不同類型的光電晶體管,NPN 和 PNP。NPN光電晶體管是最常見的,用于低功耗應(yīng)用,如接近傳感器或光學(xué)編碼器。PNP光電晶體管不太常見,用于煙霧探測(cè)器或紅外傳感器等應(yīng)用。
光電晶體管的工作原理
光電晶體管與普通晶體管一樣具有基極、集電極和發(fā)射極,但它沒有連接到基極的引腳,而是具有一個(gè)內(nèi)部光電二極管,可將光轉(zhuǎn)換為充當(dāng)基極電流的電流。
測(cè)試光電晶體管的簡(jiǎn)單設(shè)置
以下是光電晶體管工作原理的總結(jié):
當(dāng)光照射到光電二極管上時(shí),它會(huì)產(chǎn)生電子流進(jìn)入晶體管的基極。這會(huì)打開晶體管,以便電流可以從集電極流向發(fā)射極。照射到光電二極管上的光越多,流入基極的電子就越多,電流就越強(qiáng)。
光電晶體管電路:制作自動(dòng)燈開/關(guān)開關(guān)
現(xiàn)在您已經(jīng)了解了光電晶體管的基本概念,您可以構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)開關(guān),在天黑時(shí)打開燈。由于流過光電晶體管的電流通常很少,因此使用另一個(gè)晶體管來打開燈。
這個(gè)項(xiàng)目是了解基本電子學(xué)的好方法,您可以輕松地對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。例如,通過在這個(gè)電路上添加一個(gè)繼電器或更強(qiáng)大的晶體管,你可以控制一個(gè)更高的負(fù)載,比如一個(gè)電機(jī),并將其擴(kuò)展成一個(gè)跟隨光的機(jī)器人!
您需要的材料:
光電晶體管
10 kΩ電阻(R1)
1 kΩ電阻(R2)
BC547 或其他 NPN 晶體管 (Q1)
發(fā)光二極管 (LED)
9V電池
光電晶體管電路,用于在天黑時(shí)打開LED
它是如何工作的
完成所有連接后,光電晶體管應(yīng)感應(yīng)環(huán)境光水平并向 NPN 晶體管輸出信號(hào)。如果環(huán)境光水平較低,NPN 晶體管將打開并允許電流流過 LED,從而打開
LED。如果環(huán)境光水平較高,NPN 晶體管將關(guān)閉,LED 將關(guān)閉。
該電路背后的基本思想是光電晶體管感應(yīng)落在其上的光量并相應(yīng)地打開/關(guān)閉 LED。
光電晶體管與光電二極管和光敏電阻
與光電二極管和光敏電阻相比,光電晶體管的主要優(yōu)點(diǎn)是它們對(duì)光的高靈敏度。因?yàn)樗鼈冇幸粋€(gè)內(nèi)置的晶體管來放大電流,所以它們可以檢測(cè)到非常低的光水平。
它們的速度也非??欤憫?yīng)時(shí)間僅為幾納秒,非常適合需要高速檢測(cè)的應(yīng)用。
光電晶體管(和光電二極管)可以比光敏電阻小得多,因此即使是手表或計(jì)算器等小型設(shè)備,也可以安裝數(shù)百個(gè)光敏電阻。而且它們消耗的功率更少。
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