Fotodiode vs. Fototransistor: Unterschied und Vergleich

Key Take Away

1. Fotodioden wandeln Licht in Strom um, Fototransistoren wandeln Licht in Spannung um.
2. Fotodioden sind schneller und genauer, Fototransistoren sind empfindlicher und verstärken Signale.
3. Fotodioden eignen sich gut für digitale Schaltkreise, Fototransistoren für analoge Schaltkreise.

Was ist Fotodiode?

Eine Fotodiode ist ein Halbleiterbauelement, das bei der Stromerzeugung als Reaktion auf Licht hilft. Die Hauptanwendung dieses Halbleiterbauelements ist die optische Kommunikation, Lichtdetektion, Lichterfassung in elektronischen Geräten usw. Das Design einer Fotodiode ist eine Kombination aus einem pn-Übergang. 

Wenn in einer Fotodiode Licht auf das Halbleitermaterial der Diode trifft, werden im Übergangsbereich Elektron-Loch-Paare erzeugt. Dieser vollständige Prozess wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet. 

Das Hauptmerkmal der Fotodiode ist ihre Fähigkeit, eine hohe Lichtempfindlichkeit zu zeigen. Sie sind vor allem für ihre schnelle Reaktionszeit und gute Störanfälligkeit bekannt. 

Was ist ein Fototransistor?

Ein Fototransistor ist ein weiterer Halbleitertyp, der dabei hilft, den Strom als Reaktion auf Licht zu steuern. Die Hauptfunktion dieses Halbleiterbauelements sind optische Schalter, Lichterkennung, optische Kommunikation usw. Das Design des Fototransistors besteht aus einem integrierten Transistor und einer Fotodiode.

Ein Fototransistor umfasst eine Fotodiode, einen lichtempfindlichen Bereich und ist in einen Basis-Kollektor-Übergang integriert. Wenn das Licht auf den Halbleiter trifft, entstehen also Elektron-Loch-Paare, die den Basisstrom modulieren. Die Basisstromsteuerung führt zu einem verstärkten Signal.

Die Hauptfunktion des Fototransistors besteht darin, durch Licht erzeugte elektrische Signale zu verstärken. Die Reaktionszeit von Fototransistoren ist langsam. 

Unterschied zwischen Fotodiode und Fototransistor

1. Eine Fotodiode ist ein Gerät, das als Reaktion auf Licht Strom erzeugt. Im Gegensatz dazu wird ein Fototransistor als ein Gerät definiert, das den Strom als Reaktion auf Licht steuert.
2. Der Aufbau einer Fotodiode ist die Kombination eines pn-Übergangs, wohingegen der Aufbau eines Fototransistors aus einem integrierten Transistor und einer Fotodiode besteht.
3. Die Hauptfunktion einer Fotodiode besteht darin, die Lichtenergie direkt in elektrischen Strom umzuwandeln. Gleichzeitig besteht die Hauptfunktion eines Fototransistors darin, die Lichtenergie sofort, jedoch verstärkt, in elektrischen Strom umzuwandeln.
4. Die Lichtempfindlichkeit der Fotodiode ist relativ hoch, während die Lichtempfindlichkeit des Fototransistors mäßig ist.
5. Eine Fotodiode verstärkt den Strom nicht, aber Fototransistoren verstärken den Strom.
6. Die Reaktionszeit einer Fotodiode ist schnell, und die Reaktionszeit eines Fototransistors ist langsam.
7. Angesichts der Komplexität einer Schaltung verfügt eine Fotodiode über eine einfache Schaltung, während ein Fototransistor über eine komplexe Schaltung verfügt.
8. Eine Fotodiode wird hauptsächlich in der optischen Kommunikation, Lichterkennung, Lichterfassung in elektronischen Geräten usw. verwendet. Andererseits wird der Fototransistor hauptsächlich in optischen Schaltern, Lichterfassung, optischer Kommunikation usw. verwendet.
9. Der Stromverbrauch einer Fotodiode ist gering, während der Stromverbrauch eines Fototransistors hoch ist.
10. Das Ausgangssignal einer Fotodiode besteht darin, dass der Strom proportional zur einfallenden Lichtintensität ist. Im Gegensatz dazu liefert dieser Fototransistor zusätzlich zur Verstärkung ein Ausgangssignal, bei dem der Strom proportional zur einfallenden Lichtintensität ist.

Vergleich zwischen Fotodiode und Fototransistor

Parameter des Vergleichs	Photodiode	Fototransistor
Definition	Ein Gerät, das bei der Stromerzeugung als Reaktion auf Licht hilft	Ein Gerät, das den Strom als Reaktion auf Licht steuert
Struktur	pn-Übergang	Integrierter Transistor und Fotodiode
Produktion	Es hilft dabei, die Lichtenergie sofort in elektrischen Strom umzuwandeln	Es hilft dabei, die Lichtenergie sofort in elektrischen Strom umzuwandeln, allerdings mit Verstärkung
Lichtempfindlichkeit	Hoch	Konservativ
Verstärkung	Unterlassen Sie	Verstärken Sie den Strom
Reaktionszeit	Schnell	Bremst
Schaltungskomplexität	Einfacher	Complex
Anwendungsbereiche	Optische Kommunikation, Lichterkennung, Lichterkennung in elektronischen Geräten usw	Optische Schalter, Lichtsensorik, optische Kommunikation usw
Energieverbrauch	Niedrig	Hoch
Ausgangssignal	Der Strom ist proportional zur einfallenden Lichtintensität	Der Strom ist zusätzlich zur Verstärkung proportional zur einfallenden Lichtintensität

Literaturhinweise

1. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b06468
2. https://aapm.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mp.14921