Caratteristiche del Fototransistor: Una Guida Tecnica Completa

I fototransistor sono dispositivi semiconduttori sensibili alla luce che convertono energia ottica in corrente elettrica. Strutturalmente simili ai transistor a giunzione bipolare (BJT), sostituiscono la connessione elettrica di base con una giunzione collettore-base sensibile alla luce. Comprendere le loro caratteristiche chiave è essenziale per la progettazione di sensori e sistemi di comunicazione ottica.

1. Caratteristiche di Sensibilità Ottica

Risposta Spettrale

I fototransistor mostrano sensibilità di picco nella regione del near-infrared (NIR) (tipicamente 800–950 nm), in linea con i normali LED IR. La sensibilità cala significativamente nello spettro visibile e nel profondo UV/IR.

Responsività (Sensibilità)

Misurata in Ampere per Watt (A/W), definisce la corrente fotogenerata generata per unità di potenza ottica incidente. I valori tipici vanno da 0,2 a 0,6 A/W alla lunghezza d'onda di picco. Una responsività più alta consente di rilevare segnali luminosi più deboli.

2. Caratteristiche Corrente-Tensione (I-V)

• Corrente di collettore (I_C): La corrente di uscita, proporzionale all'intensità luminosa incidente (entro il range lineare).
• Tensione Collettore-Emettitore (V_CE): Opera nella regione attiva dove I_C è controllato dalla luce (equivalente corrente di base). La tensione di saturazione (V_CE(sat)) è critica per applicazioni di commutazione.
• Corrente oscura (I_CEO): Corrente di perdita che fluisce con illuminazione zero. Una specifica critica per la rilevazione di luce scarsa; tipicamente nel range nA a µA. Altamente dipendente dalla temperatura (raddoppia ogni ~10°C).

3. Risposta Dinamica (Velocità)

I fototransistor sono intrinsecamente più lenti dei fotodiodi a causa della capacità di base moltiplicata per il guadagno di corrente (effetto Miller).

• Tempo di salita (t_r) / Tempo di discesa (t_f): Tipicamente 2–20 µs (molto più lento della gamma ns dei fotodiodi).
• Banda passante (f_3dB): Solitamente 10 kHz – 200 kHz. Non adatti per link di dati ad alta velocità (>1 Mbps).

4. Parametri Ambientali e di Confezionamento

• Temperatura di esercizio: Tipicamente -40°C a +100°C. La corrente oscura aumenta esponenzialmente con la temperatura.
• Package: TO-18 (metallo, con lente), TO-92 (plastica), Surface Mount (SMD), e chip-on-board.
• Tensioni di rottura: V_(BR)CEO (Collettore-Emettitore) tipicamente 30–50V; V_(BR)ECO (Emettitore-Collettore) molto bassa (~5-7V) — **mai polarizzare inversamente la giunzione emettitore-base.**

Applicazioni Tipiche

• Encoder ottici (posizione/velocità)
• Ricevitori telecomando IR
• Rilevamento prossimità/oggetti
• Barriere luminose / tende di sicurezza
• Rilevatori di fumo (rilevamento luce diffusa)

Consiglio di Selezione

Per comunicazioni ad alta velocità, usa un **fotodiodo + amplificatore transimpedenza**. Scegli un fototransistor quando hai bisogno di **alto guadagno (sensibilità) a basse velocità** e vuoi un componente semplice a 2 terminali (o 3 terminali per polarizzazione).