fototransistor

Un fototransistor es un semiconductor que actúa como detector de luz y amplificador en un solo componente. Cuando los fotones inciden en su unión, generan pares electrón-hueco que activan la corriente de base; la estructura del transistor amplifica esta corriente por un factor de 100 a 1000 o más. Esta ganancia incorporada hace que los fototransistores sean mucho más sensibles que los fotodiodos para el mismo flujo de fotones, y más útiles en aplicaciones de detección con poca luz.

El dispositivo es típicamente un transistor de unión bipolar (BJT) con la región de base expuesta o muy ligeramente dopada. En la oscuridad, tiene una corriente de colector casi nula. A medida que aumenta la intensidad de la luz, la fotocorriente en la base se multiplica a través de la ganancia de corriente del transistor, produciendo una corriente de colector proporcionalmente mayor. La respuesta de longitud de onda depende del material semiconductor: los fototransistores de silicio alcanzan su pico alrededor de 800 a 950 nanómetros en el infrarrojo cercano; el germanio extiende la respuesta más hacia el infrarrojo, pero con mayor corriente oscura y menor velocidad.

Configuraciones comunes y limitaciones

Los fototransistores vienen en encapsulados de dos terminales (emisor y colector) o de tres terminales (con base accesible). La versión de tres terminales permite el ajuste manual de la sensibilidad mediante la polarización de la base, pero es menos común en producción. El tiempo de respuesta es típicamente de 10 a 100 microsegundos, dependiendo de la resistencia de carga y el tipo de transistor; esto es mucho más lento que un fotodiodo solo, una desventaja real para la conmutación o modulación de alta velocidad. La corriente oscura aumenta bruscamente con la temperatura, lo que hace necesaria la compensación de temperatura en circuitos de precisión.

La compensación entre sensibilidad y velocidad, junto con la no linealidad a altos niveles de luz, limita su uso a tareas de detección de luz baja y velocidad moderada. Las aplicaciones comunes incluyen receptores remotos infrarrojos, puertas de conteo de objetos y sensores de luz ambiental en electrónica de consumo. Para receptores de fibra óptica de alta velocidad o trabajos analógicos de precisión, los ingenieros a menudo eligen un fotodiodo emparejado con un amplificador de transimpedancia separado, intercambiando el número de componentes por un mejor rendimiento.