Technische Optik in der Praxis

198 7 Optoelektronik-Komponenten
7.3.3 Fototransistor
Neben der APD gehört der Fototransistor zu den verstärkenden Detektoren.
Hier soll der bipolare Fototransistor behandelt werden. Den prinzipiellen Aufbau
zeigt Abb. 7.20.
Der gesperrte Kollektor-Basis-Übergang des Bipolartransistors ist großflächig
als Fotodiode ausgebildet. Die Basis bleibt unbeschaltet. Photonen
generieren im Sperrschichtbereich des Kollektor-Basis-Übergangs Elektron-
Loch-Paare. Beim npn-Transistor werden die Elektronen vom Kollektor abgesaugt.
Die Löcher erreichen die Basis. Die Neutralität der Basis bleibt nur
erhalten, wenn vom Emitter über den in Durchlaß gepolten Emitter-Basis-
Übergang Elektronen in die Basis injiziert werden. Nur ein kleiner Teil dieser
Elektronen rekombiniert in der Basis mit den Löchern. Der Hauptteil kommt
in den Einflußbereich des Basis-Kollektor-Übergangs und wird zum Kollektor
transportiert. Zur Rekombination der durch Photonen generierten Löcher
ist daher ein vielfach (Stromverstärkungsfaktor B) höherer Elektronenstrom
vom Emitter erforderlich. Der mit dem Faktor B verstärkte Fotostrom fließt
zwischen Kollektor und Emitter.
Die Stromempfindlichkeit eines Fototransistors ist hoch und kann in einer
2-Transistor-Anordnung in Darlington-Schaltung mit Stromverstärkungen um
1000 weiter gesteigert werden. Die Stromverstärkung eines Bipolartransistors
in der genutzten Emitterschaltung sinkt schnell mit der Frequenz. Die
höchsten erzielbaren Grenzfrequenzen können im Kurzschlußbetrieb erreicht
werden. Sie bleiben aber meist unter 100 kHz, wie z. B. ca. 40 kHz beim Si-
Fototransistor OP802WSL von Optek. Für höhere Frequenzen sind spezielle
Schaltungsanordnungen wie die Kaskodeschaltung erforderlich. Die Dunkelströme
von Fototransistoren sind mit 50 bis 500 nA deutlich höher als bei
Fotodioden.
Die Sensortechnik bildet den wichtigsten Anwendungsbereich von bipolaren
Fototransistoren.
Abb. 7.20. Bipolarer Fototransistor