Fototransistores são dispositivos semicondutores sensíveis à luz que convertem energia óptica em corrente elétrica. Estruturalmente semelhantes a transistores de junção bipolar (BJTs), eles substituem a conexão elétrica de base por uma junção coletor-base sensível à luz. Entender suas características-chave é essencial para projeto de sensores e sistemas de comunicação óptica.
1. Características de Sensibilidade Óptica
Resposta Espectral
Fototransistores exibem sensibilidade de pico na região do infravermelho próximo (NIR) (tipicamente 800–950 nm), alinhando bem com LEDs IR padrão. Sensibilidade cai significativamente no espectro visível e UV/IR profundo.
Responsividade (Sensibilidade)
Medida em **Amperes por Watt (A/W)**, define a fotocorrente gerada por unidade de potência óptica incidente. Valores típicos variam de 0,2 a 0,6 A/W no comprimento de onda de pico. Maior responsividade permite detecção de sinais de luz mais fracos.
2. Características Corrente-Tensão (I-V)
- Corrente de Coletor (IC): Corrente de saída, proporcional à intensidade de luz incidente (dentro da faixa linear).
- Tensão Coletor-Emissor (VCE): Opera na região ativa onde IC é controlada pela luz (corrente de base equivalente). Tensão de saturação (VCE(sat)) é crítica para aplicações de chaveamento.
- Corrente Escura (ICEO): Corrente de fuga fluindo com zero iluminação. Spec crítico para detecção em baixa luz; tipicamente faixa nA a µA. Altamente dependente de temperatura (dobra a cada ~10°C).
3. Resposta Dinâmica (Velocidade)
Fototransistores são inerentemente mais lentos que fotodiodos devido à capacitância de base multiplicada pelo ganho de corrente (efeito Miller).
- Tempo de Subida (tr) / Tempo de Queda (tf): Tipicamente 2–20 µs (muito mais lento que fotodiodos na faixa ns).
- Largura de Banda (f3dB): Geralmente 10 kHz – 200 kHz. Inadequado para enlaces de dados de alta velocidade (>1 Mbps).
4. Parâmetros Ambientais e de Encapsulamento
- Temperatura de Operação: Tipicamente -40°C a +100°C. Corrente escura aumenta exponencialmente com temperatura.
- Encapsulamentos: TO-18 (lata metálica, com lente), TO-92 (plástico), Surface Mount (SMD), e chip-on-board.
- Tensões de Ruptura: V(BR)CEO (Coletor-Emissor) tipicamente 30–50V; V(BR)ECO (Emissor-Coletor) muito baixa (~5-7V) — **nunca polarize reversamente a junção emissor-base.**
Aplicações Típicas
- Encoders ópticos (posição/velocidade)
- Receptores de controle remoto IR
- Detecção de proximidade/objeto
- Barreiras de luz / cortinas de segurança
- Detectores de fumaça (detecção de luz espalhada)
Dica de Seleção
Para comunicações de alta velocidade, use **fotodiodo + amplificador transimpedância**. Escolha fototransistor quando precisar de **alto ganho (sensibilidade) em baixas velocidades** e quiser um componente simples de 2 terminais (ou 3 para polarização).
