光敏三极管是一种基于半导体材料的光电转换器件，其工作原理结合了光敏二极管的光电效应和普通三极管的电流放大特性。以下是详细的工作过程：

1. 结构与基本组成

• 光敏三极管由集电极（C）、发射极（E）和基极（B）构成，但基极通常不引出（或通过内部短路连接），形成两引脚结构。

• 核心结构：集电结（C-B结）作为光敏面，发射结（E-B结）为普通PN结。

2. 工作原理

（1）光信号接收

• 当光敏三极管的集电结受到光照时，光子能量被半导体材料吸收，产生电子-空穴对（光生载流子）。

• 光生载流子在集电结的电场作用下分离，形成光电流（I_ph）。

（2）电流放大

• 光电流（I_ph）作为基极电流（I_B）注入三极管，驱动集电极-发射极之间的电流（I_C）。

• 电流放大关系：

$$I_C=\beta \cdot I_B$$

其中，$\beta$为三极管的电流放大系数（通常为几十至几百倍）。

（3）输出特性

• 输出电流（I_C）与入射光强成正比，因此光敏三极管可将光信号转换为电信号，实现光-电转换。

• 暗电流：无光照时，集电极仍有微小电流（通常为nA级），称为暗电流。

3. 关键特性

4. 等效电路

• 等效为光敏二极管与普通三极管的组合：

• 光敏二极管提供基极电流（I_B）。

• 普通三极管放大基极电流，输出集电极电流（I_C）。

• 简化模型：

$$I_C=\beta \cdot I_{p}h$$

其中，I_ph为光生电流。

5. 应用场景

• 光信号检测：如光控开关、光耦合器。

• 光通信：接收端将光信号转换为电信号。

• 自动控制：如自动照明系统、烟雾报警器。

• 光谱分析：利用不同材料的响应特性检测特定波长光。

6. 与光敏二极管的对比

总结

光敏三极管通过光生载流子和电流放大机制，将光信号转换为电信号，具有高灵敏度和电流放大能力，适合低速、高灵敏度的光信号检测场景。