Fototransistor

Se trata de un tipo de transistor con la característica especial de que su terminal de Base (el que controla el paso de corriente) es sensible a la luz. Para ser más precisos deberíamos decir que su unión Base-Colector es sensible a la luz.

Un fototransistor tiene la capacidad de convertir los fotones que recibe en un tensión eléctrica de baja potencia, pero capaz de permitir la conducción de corriente entre sus terminales de Colector y Emisor proporcionando la ganancia de corriente típica de cualquier transistor.

El símbolo del fototransistor se muestra a continuación.

symbol-phototransistor — Fototransistor NPN

Al igual que cualquier transistor, los fototransistores permiten controlar el paso de corriente entre sus terminales de Colector y Emisor, pero se diferencian en su estructura interna, principalmente por el tamaño de la unión Base-Colector. En los fototransistores el tamaño de la unión Base-Colector debe mayor, ya que esta región sensible a la luz debe tener una superficie de exposición suficientemente grande como para que la energía de la luz incidente de lugar al efecto de conducción deseado. Su estructura interna sería la mostrada en la siguiente ilustración.

EstructuraFototransistor — Interior de un Fototransistor.

El mayor tamaño de esta unión tiene como efecto secundario un aumento muy significativo de su capacitancia. Y como resultado, los fototransistores tienen una respuesta de frecuencia mucho más baja que cualquier otro tipo de transistor (son más lentos en sus transiciones entre estados de conducción y no conducción).

Al incidir la luz sobre la unión sensible se induce una tensión de baja potencia que da lugar a una pequeña corriente eléctrica. Esta corriente se amplifica por la acción normal del transistor, con una ganancia que suele estar alrededor de 100, dando lugar a una cantidad significativamente superior de corriente entre sus terminales de Colector y Emisor. Por supuesto, siempre que el fototransistor está debidamente polarizado.

En la siguiente curva, vemos claramente como a medida que aumenta la intensidad de la luz, también aumenta la corriente de Colector.

CurvaCaracteristicaFototransistor

Es un componente electrónico que se puede encontrar en distintos encapsulados y con dos o tres terminales de conexión.

Algunos encapsulados de Fototransistores.

En un fototransistor de dos terminales, la Base del transistor no está disponible eléctricamente y su comportamiento depende completamente de la luz que recibe. Los de tres terminales funcionan como un transistor normal cuando se conecta o aplica tensión a su terminal de Base, y actúa como un fototransistor cuando el terminal de Base está desconectado.

Una característica importante a tener en muy en cuenta es el tipo de luz para el que están diseñados. Cada modelo de fototransistor tiene un rango específico de longitudes de onda de luz a la que es sensible, pudiendo estar en el rango de la luz visible, infrarroja, ultravioleta, etc.

Este detalle, en contra de lo que pudiera parecer, es una ventaja de diseño ya que le permite recibir solo el tipo de luz para que está diseñado, evitando interferencias o errores de transmisión en la principal aplicación de estos dispositivos, que es la transmisión de información digital en forma de luz, donde la fuente de luz suele ser un LED y el fototransistor actúa como receptor.

También son muy utilizados en barreras de luz invisible de puertas automáticas. El siguiente circuito sería un receptor muy básico del haz de luz.

Circuito básico de relé controlador por luz mediante fototransistor.

Mientras el fototransistor recibe luz desde el foco en el otro extremo de la barrera, el transistor Q2 no conduce ya que su terminal de Base se encuentra prácticamente a cero voltios (el fototransistor Q1 conduce, ya que está recibiendo luz). Cuando algún obstáculo corta la visión entre el emisor de luz y el receptor, el fototransistor Q1 deja de conducir (no recibe luz), con lo cual, se polariza directamente la unión Base-Emisor del transistor Q2 que comienza a conducir haciendo que el relé cambie de posición.

Pero también solemos encontrar fototransistores en Sistemas de Alarma, Indicadores de Nivel, Detectores de Proximidad, Detectores de posicionamiento o rotación (se suelen llamados «Encoders»), etc.

Si dispones algún ratón antiguo, de aquellos que tenían una bola de goma que rodaba en su interior, puedes abrir su carcasa para comprobar que dispone de fototransistores (o en ocasiones fotodiodos) para detectar el movimiento dos ruedas perforadas mediante los pulsos de luz proporcionados.