Tìm hiểu về cảm biến quang

Têntôilà:NguyễnThuỳLinhSinhvi ên:K32E– Cửnhân.. KhoaVậtlý –Trườngđạihọc SưphạmHàNội2... Địnhnghĩa Việcđođạccácđạilượngvậtlýnhưnhiệtđộ,ápsuấtthực hiệnđượclànhờsửdụngcáccảmbiến.. trongđó,s

TôicũngxingửilờicảmơntớiBangiámhiệu,BanchủnhiệmkhoaVậtlý,cácthầygiáo,côgiáotrongkhoađãtạođiềukiệnthuậnlợiđểtôih o à n thànhtốtkhóaluận.

Hà Nội,ngày6 tháng 4năm2010

SinhviênNguyễnThuỳLinh

Têntôilà:NguyễnThuỳLinhSinhvi

ên:K32E– Cửnhân

KhoaVậtlý –Trườngđạihọc SưphạmHàNội2

Tôixinc a m kết“Tìmhiểu v ề cảmbiến quang”là kếtquảnghiêncứ ucủ

ariêngcánhântôi,tìmhiểuvàthựchiêndướisựhướngdẫnvàchỉbảocủathầygiáo,ThạcsỹNguyễnHữuTình-KhoaVậtlý–

TrườngđạihọcSưphạmHàNội2.Trongquátrìnhthựchiệnđềtàitôiđãthamkhảonhiềut à i liệuvàcôngtrìnhnghiêncứucủacáctácgiảđitrướcnhưngkhônghềsaochépynguyên

SinhviênthựchiệnNg uyễnThuỳLinh

Lờicảmơn……… 1L ờicamđoan……… 2Mụ

clục………

3Mởđầu……….……

51 Lídochọnđềtài……….… 6

2 Mụcđíchnghiêncứu………

….73.Nhiệmvụnghiêncứu………

7 4.Phương phápnghiêncứu………

7Nộidung……….

… 9Chương1:Vàinétkháiquátvềcảmbiến………

91.1.Địnhnghĩa………8

1.2.Mạchđo………9

1.3.Độnhạy………

91.4.Saisốcủaphépđo………9

1.5.Tínhtrungthực,tínhđúngđắnvàđộchínhxác……… 101 6 Đ ộtuyếntính……… 10Chương2: Cảmbiếnquang……….………12

2.1.Ánhsángvàphépđoquang……… ……… …… 12

2.2.1.Tínhchấtcủaánhsáng……… …………12

2.1.2.Cácđơnvịđoquang……… ………

152.13.Nguồnsáng……… ……18

2.2.Tếbàoquangdẫn……….192 2.1

Vậtlíquangdẫn……… 192.2.2.Vậtliệuđểchếtạocảmbiến……….………22

2.2.4.Ứngdụngcủatếbàoquang dẫn……… 262.3.Photođiot………

……….…28

2.3.1.Nguyênlíhoạtđộng……….282

3.2.Chếđộhoạtđộng……….312.3.3 Độnhạy………34

2.3.4.Sơđồsửdụngphotođiot……… 362 4 Phototranzito………38

2.4.1.Cấutạonguyênlíhoạtđộng………

382.4.2 Độnhạy………

39 2.4.3.Sơđồdùngphototranzito……….40

2.5.Cảmbiếnquangphátxạ……… 44

2.5.1 Cơchếhoạtđộngvàvậtliệuchếtạo……… 44

2.5.2 Tếbàoquangđiệnchân không……… 46

2.5.3 Tếbàoquangđiệndạngkhí……….……….48

2.5.4.Thiếtbịquangnhân……….482

6.Cápquang………50

2.6.1.Cấutạo vàtính chấtchung……… 502.6.2.Ứngdụng………

……….51

Kếtluận………55

1 Lídochọnđềtài:

Từngànx ư a ngườitiềnsử đãnhờvàoc á c giácquanx ú c giácđểcảmn h ậ n , tìmhiểuđặcđiểmcủathếgiớitựnhiênvàhọccáchsửdụngnhữnghiểubiếtđónhằmmụcđíchkhaithácthếgiớixungquanhphụcvụchocuộcsốngcủahọ.Trongthờiđạipháttriểncủakhoahọckĩthuậtngàynayconngườikhôngchỉdựavàocáccơquanxúcgiáccủacơthểđểkhámpháthếg i ớ i Cácc h ứ c năngx ú c g i á c đ ể n h ậ

n biếtc á c v ậ t t h ể , hiệntượngx ả y r a trongthiênnhiênđượctăngcườngnhờpháttriểncácdụngcụdùngđểđol ư ờ n g vàphân tíchmàtagọilàcảm biến.Cảmbiếnđượcđịnhnghĩanhưnhữngtrangthiếtbịdùngđểbiếnđổicácđạilượngvậtlívàcácđạilượngk h ô n g điệncầnđothànhcácđạilượngđiệncóthểđođược(nhưdòngđiện,điệnthế,điệndung,t r ở k h á n g v.v…).N ó l à thànhphầnquantrọngn h ấ ttrongcácthiếtbịđohaytrongcáchệthốngđiềukhiểntựđộng.Cóthểnóir ằ n g nguyênlíhoạtđộngcủamộtcảmbiến,trongnhiềutrườnghợpthựctế,c ũ n g chínhlànguyênlícủaphépđohayc ủ a phươngphápđiềuk h i ể n tựđộng

Đãtừlâucảmbiếnđượcsửdụngnhưnhữngbộphậnđểcảmnhậnvàp h á t hiện,nhưngchỉtừvàichụcnămtrởlạiđâychúngmớithểhiệnrõvait r ò quantrọngtrongcáchoạtđộngcủaconngười.Nhờnhữngthànhtựumớic ủ a khoahọccôngnghệtronglĩnhvựcvậtliệu,thiếtbịđiệntửvàtinhọc,c á c c ả m biếnđ ã đượcg i ả m t h

i ể u kíchthước,c ả i thiệntínhnăngvàn g à y càngmởrộngphạmviứngdụng.Giờđâykhôngcómộtlĩnhvựcnàomàởđ ó khôngsửdụngcảmbiến.Chúngcómặttrongcáchệthốngtựđộngphứct ạ p , ngườimáy,kiểmtrachấtlượngsảmphẩm,tiếtkiệmnănglượng,chống

ônhiễmmôitrường.Cảmbiếncũngđượcứngdụngrộngrãitronglĩnhvựcgiaothôngvậntải,hàngtiêudùng,bảoquảnthựcphẩm,ôtô,tròchơiđiệntửv v …

Trongnhữngn ă m g ầ n đ â y c ả m b i ế n đãt r ở t h à n h mộtmônh ọ c b ắ t buộccủasinhviênngànhvậtlíkĩthuật,nhữngkĩsưvậtlítươnglai,nhữngngườisẽđóngvaitròứngdụngtiếnbộcủakhoahọcvậtlívàokĩthuật,côngn g h ệ , sảnxuất,vàđờisống.Cảm biếncũnglàlĩnhvựcnghiêncứunhữngứ n g dụngcủasinhviênđạihọ c,sauđạihọcvàcánbộthuộcnhiềungànhk h o a họckĩthuậtkhác.Dướiđ â y emx

i n t r ì n h b à y mộtt r o n g nhữngứngdụngquantrọngcủacảmbiến:Cảmbiếnquang.Trongchừngmựcgiớihạnc ủ a đềtàinghiêncứunàyemxintrìnhbàynguyênlícấutạo,cơchếhoạtđộng,cácthôngsốđolườngvàđặcbiệtlàphạmviứngdụngcủacảmbiếnq u a n g

Docònhạnc h ế v ề kinhn g h i ệ m n ê n đ ề t à i củae m c h ắ c chắncònnhiềukhiếmkhuyếtcầnbổsung.Emrấtmongsẽnhậnđượcsựgópýcủacácthầyc ô vàcácbạnđểđềtàinàycó thểhoànthiệnhơnnữa!

2 Mụcđíchnghiêncứu:

- Nắmđượccácbướcthựchiệnmộtđềtàinghiêncứukhoahọc

- Tăngcườngnănglựcgiảiquyếtvấnđềvànănglựctựhọc,làmviệctheonhóm

- Tìmtàiliệudướisựhướngdẫncủagiáoviên.

- Thamkhảotàiliệunắmbắtcácnộidungcầnnghiêncứu

- Nghiêncứutàiliệu

- Lậpbáocáođềtàichitiết

CẢMBIẾNQUANG CHƯƠNG1:VÀINÉTKHÁIQUÁTVỀCẢMBIẾN

1.1 Địnhnghĩa

Việcđođạccácđạilượngvậtlýnhưnhiệtđộ,ápsuấtthực

hiệnđượclànhờsửdụngcáccảmbiến

Cảmbiếnlàthiếtbịchịutácđộngcủađạilượngcầnđokhôngcótínhchấtđiệnkíhiệulàmvàchoởđầuramộtđạilượngmangbảnchấtđiệncóthểđođược(nhưđiệntích,điệnáp,dòngđiệnhoặctrởkháng)kíhiệulàs

trongđó,sđượcgọilàđạilượngđầurahoặcphảnứngcủacảmbiếnvà mlà đạilượngđầuvàohaykíchthích(cónguồngốclàđạilượngcầnđo)

Việcđođạc schophépnhậnbiếtgiátrịcủam

Biểuthức sFm làdạnglýthuyếtc ủ a địnhluậtv ậ t lýb i ể u diến

hoạtđộngcủacảmbiến,đồngthờilàdạngsốbiểudiễnsựphụthuộccủanóvàocấutạo,vậtliệulàmcảmbiến,môitrườngvàchếđộsửdụng

Vìc ả m biếnlàmộtphầncủamạchđiện,cóthểcoicảmbiếnhoặcnhưmộtmáypháthoặcmộttrởkháng

1.2 Mạchđo

Mạchđobaogồmtoànbộcácthiếtbịđo(trongđókểcảcảmbiến)chophépxácđịnhchínhxác đạilượngcầnđotrongnhữngđiềukiện tốtnhấtc ó thể

Ởđầuvàocủamạch,cảmbiếnchịutácđộngcủađạilượng cầnđo gâynêntínhiệuđiệnmangtheothôngtinvềđạilượngcầnđo

Ởđầuracủamạch,tínhiệuđiệnđãquasửlýđượcchuyểnđổisangdạngcóthểđođượctrựctiếp

giátrịcầntìmcủađạilượngđo.Việcchuẩnhệđ o đảmbảochomỗigiátrịchỉthịởđầuratươngứngvớimộtgiátrịcủađạil ượ ng tácđộngởđầuvàocủamạch

Đốivớimộtgiátrịchotrướccủađạilượngđo,saisốhệthốngkhôngđ ổ i hoặcthayđổichậmtheothờigianđo:nóthêmvàomộtđộlệchkhôngđ ổ i giữagiátrịthựcvàgiátrịđođược.

Nguyênnhânc ủ a s a i sốh ệ thốngl à dos ự h i ể u biếtsailệchh o ặ c k h ô n

g đầyđủvềhệđo hayđiềukiệnsửdụng khôngtốt:

1.7 Độtuyếntính

1.7.1 kiệncó tuyếntính

Mộtcảmbiếnđượcgọilàtuyếntínhtrongmộtdải đoxácđịnhnếutrongdảiđóđộnhạykhôngphụthuộcvàogiátrịcủađạilượngđo.Nếunhư

cảmbiếnkhôngphải làtuyếntính,ngườitacó thể đưavàomạchđocácthiếtb ị hiệuchỉnh,gọilàtuyếntínhhoá,cótácdụnglàmchotínhiệuđiệntỷlệvớisựthayđổicủađạilượngđo.

1.7.2 ườngthẳngtốtnhất–độlệchtuyếntính

i ,m i Ngay

cảvềmặtlýthuyếtcảmbiếnlàtuyếntínhthìcácđiểmnàycũngkhôngnằmtrêncùngmộtđườngthẳngdocósựkhôngchínhxáctrongkhiđovànhữngs a i lệchtrongkhichếtạocảmbiến.Tuynhiên,từcácđiểmthựcnghiệmcót h ể tínhđ ư ợ c phươngtrìnhđườngthẳngbiểudiễns ự tuyếnt í n h c ủ a c ả m biến.Đườngthẳngnàygọilàđườngthẳngtốtnhất

2.1 Ánhsángvàphépđoquang.

2.1.1 hấtcủaánhsáng.

CảmbiếnquangđượcsửdụngđểchuyểnthôngtintừánhsángnhìnthấyhoặctiahồngngoạiIRvàtia tửngoạiUVthànhtínhiệuđiện

Ánhsángcó2 tínhchấtcơb ả n làsóngv à hạt.Dạngsóngcủaánhsán g l à sóngđiệnt ừ phátr a khicós ự chuyểnđiệnt ử giữacácmứcn ă n g lượngc ủ a nguyênt

ử c ủ a nguồns á n g Cács ó n g n à y truyềnđ i t r o n g chân

Wh

trongđóhlàhằngsốplanck(h6,6256.1034J.s)

(2.3)

Trongvậtchất,cácđiệnt ửe liênkếttrongnguyênt ử c ó x u hướngmuốn

đượcgiảiphóngkhỏinguyêntửđểtrởthành điệntử tựdo

lỗtrống(nếuphatạpacxepto,hình2.2c)

n 

h  h

Hiệntượnggiảiphónghạtdẫndướitácdụngcủaánhsángbằnghiệuứngq u a n g điệngâynênsựthayđổitínhchấtđiệncủavậtliệu.Đâylànguyênlíc ơ bảncủacáccảmbiếnquang

Dướitácdụng

củaánhsáng,hiệuứngquangđiệntỉlệthuậnvớisốlượnghạtdẫnđượcgiảiphóngtrongmộtđơnvịthờig i a n T u y n h i ê n , n g a y c ả khi

-Sốđiệntửhoặclỗtrốngđượcgiảiphóngtrongmộtgiây:

(2.9)

oat/m2: Edd A (2.14)

trongđ ó d()

.d

và+dd, 1và 2làgiớih ạ n củavùngá n h s á n g nhìnthấy,theoqui

Canđela/m2(cd/

m2)Lumen/

m2h a ylux(lx)Lumen.s(l

Oat(w) Oat/sr(w/Sr)Oat/sr.m2(W/sr.m2)

W/m2(W/m2)Jun (J)

2.1.3 Nguồnsáng

Việcsửdụngmộtcảmbiếnquangchỉcóhiệuquảkhinóphùhợpvớib ứ c xạánhsáng(phổ,thônglượng,tầnsố).Nguồnsángsẽquyếtđịnhmọi

đặctínhquantrọngcủabứcxạ.Vìvậytrongphầnnàygiớithiệutómtắtcáct í n h chấtquantrọngcủanhữngnguồnsángthườngsửdụng.

2.1.3.1.Đènsợiđốtwonfram

Đèncócấut ạ o gồmmộts ợ i d â y wonframđ ặ t trongmộtampoulebằngth

sợiđốt.Nhiệtđộcủasợidâywonframgiốngnhưnhiệtđộc ủ a mộtvậtđentuyệtđối,cóđườngcongphổphátxạnằmtrongvùngphổnhìnthấy.Đènwonframcómộtsốđặcđiểmnhưsau:

-Thônglượnglớn, dảiphổrộng,cóthể giảmbằng các tấmlọc

-Quántínhnhiệtlớnnênkhôngthểthayđổibứcxạmộtcáchnhanhchóng, thờigiansốngnhỏ, dễvỡ

2.1.3.2.Điôtphátquang

Trongloạiđènnày,nănglượnggiảiphóngdot á i h ợ p

điệntử-

lỗtrốngởgầnchuyểntiếpP-Ncủađiotsẽlàmphátsinhcácphoton(thayvìp h á t r a photonc ó nănglượngb

ằ n g năngl ư ợ n g k í c h thíchnhiệt).Cácđ ặ c đ iể m chínhcủađènđiotphátquangnhưsau:

- Thờigianđápứngnhỏcỡns(dovậycókhảnăngđiêubiếnđếntầnsốcaobằngdòngnuôi),phổánhsánghoàntoànxácđịnh,độtincậycaovàđộbềntốt

xạphátralàsựchồngchéocủarấtnhiềusóngthànhphầncóp h â n cựcvàphakhácnhau.Trongtrườnghợptialaze,tấtcảcácbứcxạcấu

thànhđềucùngphacùngp h â n c ự c v à bởiv ậ y k h i chồngchéolênnhauc h ú n g tạothànhmộtsóngduynhấtvàrấtxácđịnh.Đặcđiểmchínhcủalazel à cóbướcsóngđơnsắchoàntoànxácđịnh,thônglượnglớn,cókhảnăngn h ậ n đượcchùmt i a r ấ

t mảnhvớiđộđịnhh ư ớ n g caov à truyềnđ i trênkhoảngcáchrấtlớn(đo

2.2.1 Vậtlýquangdẫn

Dướiđâyxétmôhìnhđơngiảnđểrútracácmốiquanhệđịnhlượnggiữacácđạilượng

GiảsửcómộttấmbándẫnphẳngthểtíchVphatạploạinvớinồngđộcác

ộ điệnt ử đ ư ợ c giảiphóngtrongmộtđơnvịt h ờ i giandokíchthíchnhiệttừcácnguyêntửdonortỉlệthuậnvớinồngđộcủacáctạpchất

chưabịionhóa aN d n0trongđó:

0d t

aN d

Độdẫntrongtốiđượcbiểudiễnbởibiểuthức:

g r

n

0tăngbởivìsựkíchthíchnhiệtrấtlớnvàảnhhưởngcủanólàquyếtđịnhđốivớiđộdẫn

cácnguyêntửdonorgiảiphóngrag điệntửtrongmộtgiâytrongmộtđơnv ị thểtíc

h.Các điệntửnàysẽbổsungthêmvàosốc á c điệntửđượcgiảiphóngdokíchthíchnhiệt.Sốđiệntử gđượctínhtheobiểuthức:

2.2.2 Vậtliệuđểchếtạocảmbiến.

Cảmb i ế n quangthườngđượcchết ạ o bằngcácbándẫnđ a t i n h t h ể đồngn h ấ t hoặcđơntinhthể,bándẫnriênghoặcbándẫnphatạp,vídụ:

-Đatinhthể:CdS,CdSe,CdTe,PbS,PbSe,PbTe

comắcs o n g songvớimột

điệntrở R cpxácđịnh bởihiệuứngquangđiệndochiếusángvàcódạng:

m (tuyr ất chậm)ở nhữngđiềukiệnl à m việcgiớihạnkhiđộrọis á n g vàđiệnápđặ

2.2.3.2.Độnhạy

G =

Theosơđồtươngđươngcủamộttếbàoquangdẫn,độdẫncủatếbàolàtổngcủađộdẫntrongtốivàđộdẫnkhichiếusáng:

G c = G co +G cp

trongđóG colàđộdẫntrongtối :

1

co co

- Tếbàoquangdẫnlàmộtcảmbiếnkhôngtuyếntính,độnhạycủanóg iả m khibứcxạtăng(trừtrườnghợpđặcbiệtkhi=1).

- Độnhạytỉlệthuậnvớiđiệnápđặtvàotếbàoquangdẫn.Điềunàych ỉ đúngkhiđiệnápđặtvàođủnhỏđểhiệuứngJoulekhônglàmthayđổinhiệtđộ(vìnhiệtđộcaosẽlàmgiảmđộnhạy,xemhình2.7).

- Hồiđápphụthuộcmộtcáchkhôngtuyếntínhvàothônglượng.

- Thờigianđápứnglớn

- Cácđặctrưngkhôngổnđịnh(giàhóa)

- Độnhạyphụthuộcvàonhiệtđộ

- Một sốloạiđòihỏiphảilàmnguội.

Ngườitakhôngdùngtếbàoquangdẫnđểxácđịnhchínhxácthônglượng.T h ô n g thườngchúngđượcsửdụngđểphânbiệtmứcsángkhácnhau:trạngtháitối–

sánghoặcxungánhsáng

Việcđođiệntrởcủatếbàoquangdẫnđểxácđịnhsựthayđổicủađiệntrởc ầ n phảicómạchđonhưápdụngchomộtcảmbiếnthụđộng,nghĩalàphảic u n g cấpdòngk

h ô n g đ ổ i v à lắpmạchtheosơđồđothếv à dùngcầuwheatstone,khuếchđạithuậttoán

Trongthựctế,cáctếbàodẫnthườngđượcứngdụngtronghaitrườnghợp:

- Điềukhiểnrole:khicóthônglượngánhsángchiếulêntếbàoquangdẫn,điệntrởRcủanógiảmxuốngđángkểđủđểdòngđiệnIchạyquatếbào.Dòngđiệnn à

y đượcsử dụngtrựctiếph o ặ c thôngquakhuếchđạiđể đóngmởrole(hình2.9)

- Thutínhiệuquang:tếb à o quangd ẫ n cót h ể s ử d ụ n g đ ể biếnđổix u n g quanhthànhxungđiện.Sựngắtquãngcủaxungánhsángchiếulêntếb à o quangdẫnsẽđượcphảnánhtrungthựcquaxungđiệncủamạchđo,dov ậ y cácthôngtinmàxungánhsángmangđếnsẽđượcthểhiệntrênxungđiện.Ngườitaứngdụngmạchđokiểunàyđểđếmvậthoặcđotốcđộquayc ủ a đĩa

b)điềukhiểnthôngquatranzitokhuyếchđại.

2.3 Photodiot

2.3.1 yênlýhoạtđộng

Sựtiếpx ú c củabán dẫnloạin v à loạip(

chuyểntiếpP-N)tạon ê n vùngnghèohạtd ẫ n b ở i vìở đót ồ n tạimộtđiệntrườngv à hìnhthànhrào

t h ếV b(hình2.10)

Hình2.10:chuyểntiếpP-Nvàhàngràothếcủanó

- Dònghạtdẫnkhôngcơbản(dokếtquảcủasựhìnhthànhcáccặpkhicókíchthíchnhiệt:điệntửtrongbándẫnloạiPvàlỗtrốngtrongbándẫnloạiN),chúngchuyểnđộngdướitácdụngcủađiệntrườngtrongvùngnghèo

cáchạtd ẫ n k h ô n g cơbản)kéotheos ự giat ă n g củadòngngượcI r

2.11)

Hình2.11:HiệuứngquangđiệntrongvùngnghèochuyểntiếpP-N

(hình

Điềuquantrọnglàánhsángphảiđạttớivùngnghèosaukhiđãđiquamộtbềdàyđángkểcủachấtbándẫnvàtiêuhaonănglượngkhôngnhiều.C à n g đisâuvàochấtbándẫnthônglượngcà n g giảm:

Trênthựctếphiếnbándẫnđượclàmrấtmỏngđểsửdụngnănglượngánhsángtớimộtcáchhữuhiệun h ấ t , đồngthờivùngnghèocũngphảiđủr ộ n g đểsựhấpthụởđólàcựcđại.ThídụtrongcácđiotPIN(hình2.12)lớpbándẫnriêngIđượckẹpgiữahailớpbándẫnloạiPvàN.Việcmởrộngbềrộngcủavùngnghèot ỉ l ệvớiđiệnt r ở suấtcủav ậ t liệu, n ó đ ặ c biệtquantrọngởvùngchuyểntiếpPIvàIN.Chỉcầnmộtđiệnápngượccỡvàivônc ũ n g đủđểmởrộngvùngnghèoratoànbộlớpbándẫn I

CácvậtliệuthườngdùngđểchếtạophotodiotlàSi,Ge(vùngánhsángnhìnt h ấ y vàhồng ngoạigần )vàGaA,InAs,InSb,HgCdTe(vùnghồngngoại)

k T



Trongchếđộnàykhôngcóđiệnápngoàiđặtvàođiot.Điothoạtđộngnhưb ộ chuyểnđổinănglượngtươngđươngvớimộtmáyphátvàngườita đothế

-ĐothếhởmạchV oc:

I SC

Khichiếusángmạnh, I P >> I0vàtacó:

s c

vàothônglượngkhiđiot ởchếđộ

ngắnmạch

Đặctrưngquantrọngcủachếđộlàmviệc nàycủađiotlàkhôngcódòng

tốiT h ự c vậy,khikhôngcónguồnđiệnphâncựcbênngoàithìsẽkhôngcódòngt ố i chạyq u a điot.Nhưvậyc ó thểg i ả m n h i ễ u v à chok h ả n ă n g đ o thônglượngrấtnhỏ

tránhlàmgiảmđiệntrởtảihiệudụngcủađiot.S ơđồtácđộngnhanh(hình 2.18b):

Hình2.20:Phototranzito:a, sơđồmạchđiện;b, sơđồtươngđương;

c,táchcặpđiệntử-lỗtrốngk h i chiếuánh sángbazơ

ĐiệnápđặtvàotậptrunghầunhưtoànbộtrênchuyểntiếpB-C(phâncựcngược)trongkhiđósựchênhlệchđiệnthếgiữaEvàBthayđổikhôngđángk ể (Vbe0,60,7V).V)

Nhưv ậ y c ó thểcoiphototranzitonhưtổhợpcủamộtphotođiotv à mộttranzito(hình2.20b).Photođiotcungcấpdòngquangđiệntạibazơ,còn

tranzitochohiệuứngkhuếchđại Cácđiệntửlỗtrốngphátsinhtrongv ù n g bazơ(dướitácdụngcủaánhsáng)sẽbịphânchiadướitácdụngcủađiệntrườngtrênchuyểntiếpB-C.

TrongtrườnghợptranzitoNPN,cácđiệntửbịkéovềphíacolectơtrongkhiđ ó lỗtrốngbịởlạitrongvùngbazơ(hình2.20c)tạothànhdòngđiệntửtừEq u a BđếnC

Hiệntượngxảyratươngtựnhưvậynếunhưlỗtrốngphunvàob a z ơ từnguồnbênngoài:điệnthếbazơtănglênlàmgiảmhàngràothếgiữa

Compelee),đ ộ n h ạ y t ă n g l ê n 1,6lầnk h i độrọis á n g t ă n g lên8 lần(từ1mW/cm2l ê n8mW/cm2).

g photođiotvìphotođiotcóđộtuyếntínhcaotốthơn.

-Phototranzitochuyểnmạch:

Trongtrườnghợpnàysử d ụ n g thôngtind ạ n g nhịp h â n : c ó h a y khôngcób ứ c xạ,hoặclàánhsánglớnhơnhaykhônglớnhơnngưỡng(chiếusáng).Tranzitochặnhoặcbãohòachophépđiềukhiểntrựctiếp(hoặcsaukhuếchđ ạ i ) nhưmộtrơle,điềukhiểnmộtcổnglôgic hoặcmộtthyristo(hình2.22)

Hình2.22:Photontrnzitotrongchếđộchuyểnmạchđểđiềukhiển:a,

rơle;b,rơle(saukhuyếchđại); c,cổnglogic;d,thyristo

Tốcđộchuyểnmạchbịgiớihạnbởiđiệntửcủaphototranzito.Tốcđộnàycót h ể cảithiệnmộtcáchđángk ể n ế u nốitiếpvớiphototranzitomộtbộchuyểnđổidòng–thếhoặcmộtmạchlắptheosơđồbazơchungvớiđiềukiệnchúngphảicótrởkhángvàonhỏ)

-Phototranzitotrongchếđộtuyếntính:

Cóhaicáchứngdụngphototranzitotrongchếđộtuyếntính.Trườnghợpthứn h ấ t : đoánhsángkhôngđổi,hoặclàsửdụngphototranzitogiốngnhưmộtluxmet(hình2.23)

Hình2.23:SơđồnguyênlýcủaluxmetTrường hợpthứhai,đểnhậntínhiệuthayđổidạng:

(t)01 t  (2.61)Vớiđiềukiện t cóbiênđộnhỏđểkhôngdẫntớitìnhtrạngphototranzito

bịchặnhoặcbịbãohòavàmặtkhácđểcóthểcoiđộnhạylàkhôngđổi.T r o n g điềukiệnnhưvậydòngcolectơcủaphototranzitocódạng:

i ct I c (0)S. 1(t)

-Photontranzitohiệu ứngtrường:

(2.62)

Phototranzitohiệuứngtrường(photoFET)l à mộtl o ạ i linhk i ệ n đ ư ợ c s ử dụngrấtrộngrãi.Sơđồtươngđươngcủatranzitohiệuứngtrườngbiểudiễntrênhình2.24.Trongtranzitohiệuứngtrường,ánhsángđượcsửdụngđể làmthayđổiđiện