فوتو ترانزیستور، فوتودیود و فوتودارلینگتون

متداول ترین نوع قطعات گیرنده نوری وسایلی هستند که بخش عمده آن ها را یک تقاطع PN تشکیل داده است فوتوترانزیستور ها، فوتودیود ها و فوتودارلینگتون ها از این دسته اند
آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی
این قطعات اگر به طور مستقیم بایاس شوند، در اثر تابش نور به آن ها افزایش جریان عبوری از آن ها نا چیز است اما اگر به طور معکوس بایاس شوند، قضیه کاملا متفاوت است؛ در این حالت در تاریکی جریانی که از آن می گذرد بسیار کم است اما با تابش نور به آن جریان زیادی از آن می گذرد.
این خاصیت را با افزودن یک نیمه رسانای ذاتی بین نواحی N و P دیود افزایش داد. در این صورت به این قطعات PIN دیود می گویند.
یک فوتوترانزیستور نیز در حالت فعال به صورت معکوس بایاس می شود و توانایی تقویت جریان base را دارد. به عبارت دیگر هنگامی که نور به فوتو ترانزیستور می تابد، جریانی از emitter به collector از آن می گذرد. شکل زیر ساختار فوتو ترانزیستور و نماد آن را نشان می دهد
با اضافه کردن یک ترانزیستور دیگر به یک پل دارلینگتون می رسیم که قابلیت تقویت آن از ترانزیستور معمولی بیشتر است. اکنون به بررسی این گیرنده ها در مدار می پردازیم، این بررسی را با فوتوترانزیستور انجام می دهیم، ولی همه جا می توان به جای آن فوتودیود یا فوتودارلینگتون هم قرار دهیم.
هنگامی که صفحه ای که می خواهیم وجود آن را تشخیص دهیم بین گیرنده و فرستنده قرار می گیردفوتو ترانزیستور خاموش می شود و Voutput افزایش می یابد، از طرف دیگر هنگامی که مانعی وجود نداشته باشد فوتوترانزیستور روشن می شود و Voutput کاهش می یابد به این ترتیب می توانیم وجود مانع را تشخیص دهیم اکنون می خواهیم مقادیر مناسب RL و RE را بیابیم برای یافتن مقدار مناسب RE به دو خاصیت مهم LED فرستنده احتیاج داریم ؛ (forward voltage) Vf که میزان افت پتانسیل در آن است وقتی جریانی در حد متداول از آن می گذرد و مقدار متداول آن حدود 1.3V است و (forward current)
If جریان متداول عبوری از LED که حدود 10MA است. با توجه به این مقادیر و با کمی محاسبه مقدار مناسب مقاومت های مجهول را می یابیم؛ با توجه به شکل جریان If با:
If = ( Vcc - Vf ) / RE
با توجه به مقداربیشینه ی If که در datasheet موجود و برابر 50MA است می توان مقدار مناسب RE را به راحتی تخمین زد:
If < If-max =>
( Vcc - Vf ) / RE < If-max =>
RE > ( Vcc - Vf ) / If-max
باید توجه کرد که میان If و شدت نور تابشی رابطه ی مستقیم برقرار است، لذا در انتخاب مقدار RE مناسب باید دقت کرد.