Photorécepteur (électronique)
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Le photorécepteur est capable de convertir de la lumière dans une autre forme de message. C’est le cas par exemple des capteurs électroniques qui donnent de l'énergie électrique en réponse à un rayonnement lumineux incident sur la surface du capteur.
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Les photorécepteurs peuvent fonctionner sur un intervalle restreint du spectre électromagnétique, dont fait partie le spectre de la lumière visible, comme le rouge ou l'ultra-violet.
Composant électronique modifier
Définition modifier
Capteur à l’état solide qui transforme l’énergie lumineuse en énergie électrique. Il génère un courant à sa sortie lorsqu'il reçoit un rayonnement lumineux.
Types modifier
Les détecteurs photoniques, présentant une grande variété de dispositifs, comportent trois grands groupes :
- photorésistances (basées sur des principes de la photoconductivité),
- photodiodes,
- phototransistors.
Photorésistances modifier
Les photorésistances changent leur résistance électrique lorsqu'elles sont exposées à l’énergie d'une source lumineuse. C’est le cas le plus simple de l’application d'un matériau semi-conducteur à la détection de la lumière. Les imprimantes laser utilisent généralement des photorésistances pour créer une image électrostatique.
Photodiodes modifier
Sur le même principe que les photoconducteurs, c'est l'absorption de radiations (lumière) par le matériau semi-conducteur qui entraîne la génération de porteurs de charges qui créent donc un photo-courant. Le semi-conducteur est exposé à la lumière à partir d’une couverture du cristal et parfois est parti de la lentille. Le matériau utilisé pour la conception du récepteur détermine les longueurs d'onde pour lesquelles le récepteur sera sensible (ex : lumière visible ou infrarouge). Il existe différentes configurations pour les photodiodes, chacune ayant ses propres caractéristiques. Les diodes classiques ont un sens normal du courant, la polarisation est directe : le courant traverse la diode de l'anode vers la cathode. En polarisation inverse, le courant ne traversera pas la diode et sera donc bloqué. Mais les photodiodes sont intéressantes car le courant créé par l'absorption de radiation circule dans le sens inverse. C'est-à-dire, pour un fonctionnement correct, la photodiode est polarisée en sens inverse. Cela produit une plus grande circulation du courant quand la diode est excitée par la lumière. Un exemple de l’utilisation des photodiodes est une télécommande de télévision.
Phototransistors modifier
Le phototransistor est un transistor sensible à la lumière, normalement les infrarouges. La lumière tombe sur la région base, génère des transporteurs sur lui-même. Cette charge de base porte le transistor à l’état de conduction. Le phototransistor est plus sensible que la photodiode pour l’effet de gain du propre transistor. Les phototransistors ne sont pas très différents des transistors normaux, c'est-à-dire, sont composés du même matériau semi-conducteur, ils ont deux jonctions et les mêmes trois connexions externes : collecteur, base et émetteur.
Le phototransistor est sensible à la lumière et la première différence se situe dans le boitier, alors qu’il y a une petite fenêtre ou est transparent. À la vente, on peut trouver des phototransistors avec ou sans connexion de base avec des boîtiers plastiques ou métalliques (TO-72, TO-05), avec une lentille.
Fonctionnement
Il y a deux versions de transmission et de réflexion. Avec les mêmes caractéristiques que le transistor normal, il est possible de réguler le courant du collecteur à partir du courant de base. De plus, par ses caractéristiques d'élément optoélectronique, le phototransistor conduit plus ou moins le courant du collecteur quand il tombe plus ou moins de lumière sur la zone de base.
Les deux modes de régulation du courant du collecteur peuvent être utilisés en même temps. Il est normal de ne pas utiliser ou ne de pas connecter la connexion de base des phototransistors ; cependant, on peut appliquer un courant qui stabilise le fonctionnement du transistor dans les valeurs souhaitées. Ce courant pour stabiliser le fonctionnement (en anglais : bias) suit les mêmes règles que les transistors, c'est-à-dire qu’il y aura une relation entre l’amplification et le gain typique de courant. À ce courant, on doit additionner les variations de courant dues aux changements de lumière qui tombe sur le phototransistor. Parce qu’il y existe un facteur d’amplification, les phototransistors donnent des variations plus grandes de courant électrique en réponse aux variations de l’intensité de lumière.
Applications
Les phototransistors sont utilisés dans les lecteurs de cassettes, cartes perforées, stylets, etc. Pour les communications à partir de fibre optique, on préfère utiliser des détecteurs avec photodiodes PIN. On peut également les utiliser pour la détection d’objets proches quand ils font partie d’un système de proximité. Ils sont utilisées normalement ensemble dans le même boîtier avec une LED, qui sont des commutateurs optiques qui détectent l’interruption de lumière par un objet.
