FOTOTRANSISTORES:
O fototransistor é mais um dispositivo que funciona baseado no fenômeno da fotocondutividade. Ele pode, ao mesmo tempo, detectar a incidência de luz e fornecer um ganho dentro de um único componente.
Como o transistor convencional, o fototransistor é uma combinação de dois diodos de junção, porém, associado ao efeito transistor aparece o efeito fotoelétrico. Em geral, possui apenas dois terminais acessíveis, o coletor e o emissor, sendo a base incluída apenas para eventual polarização ou controle elétrico.
Como nas outras células fotocondutivas, a incidência de luz (fótons) provoca o surgimento de buracos na vizinhança da junção base-coletor. Esta tensão conduzirá os buracos para o emissor, enquanto os elétrons passam do emissor para a base. Isso provocará um aumento da corrente de base, o que por conseqüência implicará numa variação da corrente de coletor beta vezes maior (lembrando que, para Ib sendo a corrente da base e Ic a do coletor, temos a relação Ic = beta Ib, onde beta é um valor fornecido pelo fabricante, variando para cada transistor), sendo essa variação proporcional à intensidade da luz incidente.
Como a base está normalmente desconectada, a corrente que circula por ela dependerá apenas do fluxo luminoso incidente. Assim, na ausência de luz, a corrente de base será zero e o fototransistor estará cortado, resultando na tensão do coletor igual à tensão de polarização Vcc. Quando há luz incidindo, a tensão no coletor irá diminuir devido ao aumento da corrente.
O fototransistor possui diversas aplicações, sendo mais encontrado em aplicações on-off, onde a não linearidade do transistor não é um problema.
A aplicação mais usual é a de um interruptor. Enquanto não há luz incidindo no fototransistor, não haverá uma corrente no emissor, e a tensão de saída será zero, estando ele em corte. Com a incidência de luz, teremos uma corrente no emissor, provocando uma tensão igual a IeRe.
Podemos usar esse fotointerruptor junto à uma barra perfurada, para medição de movimentos lineares, ou junto à uma engrenagem, para medição angular.
Tais como os transistores bipolares, os fototransistores estão sujeitos à variações de temperatura. Com o aumento da temperatura em torno de 8 a 10 graus celsius, a corrente Iceo (corrente que circula no componente enquanto não existe incidência de luz) dobrará. Para elevadas temperaturas, essa corrente terá um valor significativo em relação à corrente total. Entretanto, utilizando dois fototransistores, podemos compensar esse erro. Para isso, basta uni-los como na figura, fazendo com que essa corrente Iceo em ambos possua os mesmos valores, cancelando uma à outra. Assim, a corrente fornecida pela incidência da luz passará inteiramente pelo resistor Rl.
Até agora, todas as nossas análises foram feitas com um fototransistor do tipo BJT. Entretanto, temos também os fototransistores do tipo FET, ou os fotofet (photofield effect transistor). Eles são similares ao transistor FET convencional, possuindo no entanto uma lente no gate para focalizar a luz incidente.
Com a incidência de fótons no gate, elétrons de valência serão excitados, provocando o aparecimento de uma variação Ig' na corrente do gate. Essa variação passará pelo resistor Rg, provocando uma variação na tensão gate-source (Vgs'). Isso será multiplicado pela transcondutância gfs do fotofet, produzindo uma corrente Id', que alterará a tensão em cima do resistor Rd, alterando por conseqüência a tensão entre o dreno e o source (Vds).
Como vantagens do fotofet, temos um pequeno ruído , uma alta impedância na amplificação, um ganho maior que muitos fototransistores, além de uma resposta em freqüência superior à apresentada pelos fototransistores. Temos também algumas desvantagens, tais como uma pequena área de sensibilidade, um alto consumo de energia, além de uma resposta mais lenta e um certo ruído caso seja necessário um alto valor para a resistência no gate.