フォトトランジスタとは?フォトダイオードとフォトカプラもあわせて説明

電気・電子
ヤベ
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フォトトランジスタは、普通のトランジスタとちょっと違うんやで。
 
信じられんかもしれんけど、光で反応して動作するんや。わいも最初はビビったわ。こんなんできるんか!って
 
今回はフォト系に関して説明していくで。

 
ども!昨日は平凡な日だったamasawaです!

 
今回は、フォトトランジスタ、フォトダイオード、フォトカプラについて説明していきます。

 

フォトトランジスタとは?

 
フォトトランジスタとは、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができるトランジスタのことです。

 
フォトダイオードとトランジスタで構成されています。

 
通常、トランジスタはベースに電流を流すことで電流を増幅しますが、フォトトランジスタはフォトダイオードの性質を使い、光を照射することで電流を増幅します。

 
光で電流を増幅てきるの!?と思いますができるんです。それはフォトダイオードが役に立っているんですね。

 

そもそもフォトダイオードって?

フォトダイオードは、光を照射することで電流を発生するダイオードです。光の強度を検出できることから光センサとしても使われます。

 
フォトダイオードは小型、長寿命で強度が強いため、回路には非常に使いやすい部品といっても良いでしょう。

 
それでは、フォトダイオードが光照射で電流が流れる理由って何なのでしょうか?

 
フォトダイオードは、通常のダイオード同様にp型半導体とn型半導体で構成されています。pn接合された半導体は、pn接合部で空乏層が形成されます。

 
この空乏層近傍に光が照射されると、価電子帯の電子は光を吸収して伝導体へ励起されます。そして、元の価電子帯に正孔を残してキャリアが生成されます。

 
生成されたキャリアは、空乏層内の電界で分離され、電子はn領域、正孔はp領域へ移ります。
これによりフォトダイオードに電流が発生します。
この時流れる電流は光の強度に比例します。

 
pn接合とは?ダイオードの仕組みを解説

 

励起・・・原子、分子などが外部からのエネルギーを印加されることで更に高いエネルギー状態に移ること。

 

1つの部品で入出力!フォトカプラとは?

 
フォトカプラとは赤外線LEDとフォトトランジスタを1パッケージ化したものである。

 
入力側の赤外線LEDによって出力された光を、出力側のフォトトランジスタが検出して電気信号を取り出すことができます。

 
光エネルギーを電気エネルギーに変換していて、回路的には絶縁された状態となっています。

 
そのため、入力側を出力側の回路が全く別の物でも信号を取り出すことができるメリットがあります。

 
つまり、異電圧回路での信号のやり取りも容易に行えるということです。

 

赤外線LED・・・赤外線を発行するダイオードのこと。目で見えないため通常の発光ダイオードとして使われることは無いが、今回のフォトカプラのように信号を送るために使用されたりする。

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