Tecnología Electrónica

Características del Fototransistor: Guía Técnica Completa

Los fototransistores son dispositivos semiconductores sensibles a la luz que convierten energía óptica en corriente eléctrica. Estructuralmente similares a los transistores de unión bipolar (BJT), reemplazan la conexión eléctrica de base con una unión colector-base sensible a la luz. Comprender sus características clave es esencial para el diseño de sensores y sistemas de comunicación óptica.

1. Características de Sensibilidad Óptica

Respuesta Espectral

Los fototransistores exhiben sensibilidad máxima en la región del **infrarrojo cercano (NIR) (típicamente 800–950 nm)**, alineándose bien con los LED IR estándar. La sensibilidad cae significativamente en el espectro visible y UV profundo/IR.

Responsividad (Sensibilidad)

Medida en **Amperios por Vatios (A/W)**, esto define el fotocorriente generado por unidad de potencia óptica incidente. Los valores típicos varían de 0.2 a 0.6 A/W en la longitud de onda pico. Una mayor responsividad permite detectar señales de luz más débiles.

2. Características Corriente-Voltaje (I-V)

  • Corriente de Colector (IC): La corriente de salida, proporcional a la intensidad de la luz incidente (dentro del rango lineal).
  • Voltaje Colector-Emisor (VCE): Opera en la región activa donde IC es controlado por la luz (equivalente a corriente de base). El voltaje de saturación (VCE(sat)) es crítico para aplicaciones de conmutación.
  • Corriente Oscura (ICEO): Corriente de fuga que fluye con iluminación cero. Una especificación crítica para detección de poca luz; típicamente en el rango nA a µA. Altamente dependiente de la temperatura (se duplica cada ~10 °C).

3. Respuesta Dinámica (Velocidad)

Los fototransistores son inherentemente más lentos que los fotodiodos debido a la capacitancia de base multiplicada por la ganancia de corriente (efecto Miller).

  • Tiempo de Subida (tr) / Tiempo de Bajada (tf): Típicamente 2–20 µs (mucho más lento que el rango ns de los fotodiodos).
  • Ancho de Banda (f3dB): Usualmente 10 kHz – 200 kHz. No adecuado para enlaces de datos de alta velocidad (>1 Mbps).

4. Parámetros Ambientales y de Embalaje

  • Temperatura de Operación: Típicamente -40 °C a +100 °C. La corriente oscura aumenta exponencialmente con la temperatura.
  • Encapsulados: TO-18 (cápsula metálica, con lente), TO-92 (plástico), Montaje Superficial (SMD), y chip-on-board.
  • Voltajes de Ruptura: V(BR)CEO (Colector-Emisor) típicamente 30–50 V; V(BR)ECO (Emisor-Colector) muy bajo (~5-7 V) — **nunca polarice inversamente la unión emisor-base.**

Aplicaciones Típicas

  • Codificadores ópticos (posición/velocidad)
  • Receptores de control remoto IR
  • Detección de proximidad/objetos
  • Barreras de luz / cortinas de seguridad
  • Detectores de humo (detección de luz dispersa)

Consejo de Selección

Para comunicaciones de alta velocidad, use un **fotodiodo + amplificador transimpedance**. Elija un fototransistor cuando necesite **alta ganancia (sensibilidad) a bajas velocidades** y quiera un componente simple de 2 terminales (o 3 terminales para polarización).

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