基礎知識之光三極管傳感器

光電三極管也稱光敏三極管，它的電流受外部光照控制，是一種半導體光電器件。光電三極管是一種相當于在三極管的基極和集電極之間接入一只光電二極管的三極管，光電二極管的電流相當于三極管的基極電流。因為具有電流放大作用，光電三極管比光電二極管靈敏得多，在集電極可以輸出很大的光電流。

光電三極管有塑封、金屬封裝(頂部為玻璃鏡窗口)、陶瓷、樹脂等多種封裝結構，引腳分為兩腳和三腳型。一般兩個管腳的光電三極管，管腳分別為集電極和發射極，而光窗口則為基極。

在無光照射時，光電三極管處于截止狀態，無電信號輸出。當光信號照射光電三極管的基極時，光電三極管導通，首先通過光電二極管實現光電轉換，再經由三極管實現光電流的放大，從發射極或集電極輸出放大后的電信號。

下圖為光電三極管傳感器模塊：

光電三極管的基本結構和普通三極管一樣，包含兩個PN結。在這個示意圖中展示的是NPN型光電三極管，其中b-c結被稱為受光結，它用來吸收入射光?；鶇^面積相對較大，而發射區面積較小。當光線照射到基極表面時，會產生光生電子-空穴對。在b-c結的電場作用下，電子向集電極移動，而空穴向基極移動，導致基極電位升高。當在c、e之間施加外加電壓（c為正，e為負）時，大量的電子從發射極注入，在經過少量的基極和空穴復合后，大部分電子通過極薄的基極被集電極收集，形成輸出光電流。

由于光敏三極管具有電流放大作用，因此廣泛應用于亮度測量、測速、光電開關電路、光電隔離場合，例如對于光電耦合器就是利用光敏三極管和發光二極管結合，構成光耦合器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸信號，它對輸入、輸出的電信號有良好的隔離作用。值得注意：光敏三極管通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，這種一般用于溫度補償和附加控制等場合。

1、反射式傳感器：光電三極管傳感器可以用作反射式傳感器，用于檢測物體的存在或位置。傳感器會發射一束光并檢測光線是否被物體反射回來。這種傳感器常用于自動門、打印機和自動售貨機等設備中。

2、障礙物檢測：光電三極管傳感器可以檢測到物體的接近或遠離，因此在許多自動化系統中用于障礙物檢測。例如，當物體靠近傳感器時，系統可以觸發警報或停止運動。

3、檢測顏色和亮度：光電三極管傳感器可以測量光線的強度和顏色。這種傳感器常用于顏色識別和亮度調節。例如，在印刷行業中，傳感器可以檢測不同顏色的墨水，以確保印刷質量。

4、自動照明系統：光電三極管傳感器可以用于自動照明系統。傳感器可以檢測環境光線水平，并根據其測量結果自動調節電燈的亮度。這種系統可以節省能源，并提供更舒適的照明環境。

5、手勢控制：光電三極管傳感器也可以用于手勢控制技術。通過分析光的變化，傳感器可以捕捉到人體手勢的移動和動作。這種技術可以應用于電視遙控器、電子游戲和虛擬現實等場景中。

1、高靈敏度：光電三極管可以對光信號進行高效的轉換，具有較高的靈敏度。它可以接收低功率的光信號并產生相應的電信號。

2、快速響應：光電三極管具有快速響應的特性，適用于處理高速變化的光信號。它的響應時間較短，可以在短時間內轉換光信號為電信號。

3、寬波長范圍：光電三極管可以感應到較寬波長范圍的光信號，從紫外線到紅外線都有一定的響應能力。這使得它在不同應用領域具有靈活性和適應性。

1、溫度敏感性：光電三極管的性能可能會受到溫度變化的影響。在溫度變化較大的環境中，其輸出信號可能會有所改變。

2、頻率響應限制：光電三極管在處理高頻率光信號時可能會有一定的限制。由于內部的電容和電感元件影響，其頻率響應會受到限制。

綜上所述，光電三極管具有高靈敏度、快速響應和寬波長范圍的優點，但在溫度變化較大和高頻率光信號處理方面存在一些限制。

ams OSRAM : ams OSRAM是一家專注于光電子和傳感器解決方案的公司。他們提供各種光電子產品，如光傳感器、光電二極管和激光二極管等。

Carlo Gavazzi : Carlo Gavazzi是一家提供自動化和能源管理解決方案的公司。他們的產品范圍包括傳感器、控制器、開關和計量設備等。

Honeywell Sensing and Productivity Solutions : Honeywell Sensing and Productivity Solutions是一家提供傳感器和自動化解決方案的公司。他們的產品包括壓力傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器和工業自動化設備等。

Melexis : Melexis是一家專注于半導體傳感器和集成電路解決方案的公司。他們的產品包括溫度傳感器、壓力傳感器、磁傳感器和汽車電子解決方案等。

Omron Automation : Omron Automation是一家提供自動化解決方案的公司。他們的產品范圍包括傳感器、控制器、機器人和工業自動化設備等。

onsemi : onsemi是一家提供半導體解決方案的公司。他們的產品包括功率管理芯片、傳感器、放大器和驅動器等。

OSI Optoelectronics : OSI Optoelectronics是一家專注于光電子產品的公司。他們的產品包括光電二極管、光電傳感器和光電探測器等。

Sharp Microelectronics : Sharp Microelectronics是一家提供半導體和顯示解決方案的公司。他們的產品包括顯示器、傳感器、存儲器和微控制器等。

Socle Technology Corporation : Socle Technology Corporation是一家提供集成電路設計和解決方案的公司。他們的產品包括處理器、存儲器、接口和系統解決方案等。

TT Electronics / Optek Technology : TT Electronics / Optek Technology是一家提供光電子和傳感器解決方案的公司。他們的產品包括光電二極管、光電傳感器和紅外線解決方案等。

下面是上述光三極管供應商應用場景對比：

DigiKey網站上光三極管的選型

下面是一些光三極管元器件的對比：

實物圖如下所示：

驅動光三極管傳感器模塊代碼如下所示：

from machine import Pin, SPI
from time import sleep
import time
spi = SPI(0, 1_000_000, miso=Pin(20,Pin.OUT), sck=Pin(22,Pin.OUT))
CS = Pin(21,Pin.OUT)
def read_adc():
    CS.off()
    data = spi.read(2)
    value = (data[1]) | data[0]
    value = value / 256 * 3.3 
    CS.on()
    return value
while 1:
    data = read_adc()
    print(data)

下面為光敏三極管傳感器模塊有光照時PC端打印的數據：

下面為光敏三極管傳感器模塊在無光照下時PC端打印的數據：