光电晶体管的工作原理,如何使用光电晶体管构建一个自动开关

光电晶体管是用于检测电子项目中光的非常有用的组件。您经常会在遥控接收器、脉搏血氧仪和线路跟踪机器人中找到它们。

在本指南中，您将了解什么是光电晶体管，如何使用光电晶体管，并通过一个简单的项目来构建自动开/关开关。

光电晶体管符号和封装

什么是光电晶体管？

光电晶体管是将光转化为电的元件。它是一种晶体管，只是它使用光而不是基极电流来打开和关闭。它的符号如下所示：

在普通 （BJT） 晶体管中，从基极到发射极的电流控制集电极和发射极之间的电流。在光电晶体管中，光控制集电极和发射极之间的电流。

下面您可以看到一个简单的电路，您可以使用它来将光转换为电压来测试光电晶体管：

将光转换为电压的简单电路

有两种不同类型的光电晶体管，NPN 和 PNP。NPN光电晶体管是最常见的，用于低功耗应用，如接近传感器或光学编码器。PNP光电晶体管不太常见，用于烟雾探测器或红外传感器等应用。

光电晶体管的工作原理

光电晶体管与普通晶体管一样具有基极、集电极和发射极，但它没有连接到基极的引脚，而是具有一个内部光电二极管，可将光转换为充当基极电流的电流。

测试光电晶体管的简单设置

以下是光电晶体管工作原理的总结：

当光照射到光电二极管上时，它会产生电子流进入晶体管的基极。这会打开晶体管，以便电流可以从集电极流向发射极。照射到光电二极管上的光越多，流入基极的电子就越多，电流就越强。

光电晶体管电路：制作自动灯开/关开关

现在您已经了解了光电晶体管的基本概念，您可以构建一个自动开关，在天黑时打开灯。由于流过光电晶体管的电流通常很少，因此使用另一个晶体管来打开灯。

这个项目是了解基本电子学的好方法，您可以轻松地对其进行扩展。例如，通过在这个电路上添加一个继电器或更强大的晶体管，你可以控制一个更高的负载，比如一个电机，并将其扩展成一个跟随光的机器人！

您需要的材料：

光电晶体管

10 kΩ电阻（R1）

1 kΩ电阻（R2）

BC547 或其他 NPN 晶体管 （Q1）

发光二极管 （LED）

9V电池

它是如何工作的

完成所有连接后，光电晶体管应感应环境光水平并向 NPN 晶体管输出信号。如果环境光水平较低，NPN 晶体管将打开并允许电流流过 LED，从而打开
LED。如果环境光水平较高，NPN 晶体管将关闭，LED 将关闭。

该电路背后的基本思想是光电晶体管感应落在其上的光量并相应地打开/关闭 LED。

光电晶体管与光电二极管和光敏电阻

与光电二极管和光敏电阻相比，光电晶体管的主要优点是它们对光的高灵敏度。因为它们有一个内置的晶体管来放大电流，所以它们可以检测到非常低的光水平。

它们的速度也非常快，响应时间仅为几纳秒，非常适合需要高速检测的应用。

光电晶体管（和光电二极管）可以比光敏电阻小得多，因此即使是手表或计算器等小型设备，也可以安装数百个光敏电阻。而且它们消耗的功率更少。
审核编辑：陈陈