Fototransistor

Ein Foto- bzw. Phototransistor ist ein Bipolartransistor mit pnp- oder npn-Schichtenfolge, dessen pn-Übergang der Basis-Kollektor-Sperrschicht einer externen Lichtquelle zugänglich ist. Er ähnelt somit einer Photodiode mit angeschlossenem Verstärkertransistor.

Eine Photodiode besteht aus einem großen Volumen aus idealerweise undotiertem Halbleitermaterial. Photonen erzeugen dort Elektronen-Loch Paare, welche von einem äußeren elektrischen Feld auseinandergezogen werden. Bei einem Phototransistor verlässt eine Ladungsträgerart auf der Licht-zugewandten Seite das Halbleitermaterial und wird über ein Metall abgeleitet. Die Dotierung sorgt dafür, dass das Metall keine Ladungsträger injizieren kann und dass die erzeugten Ladungsträger seitlich abgesaugt werden können. Auf der lichtabgewandten Seite verzichtet man quasi auf das Metall zwischen Photodiode und Verstärkertransistor. Vielmehr wandern die Ladungsträger direkt vom undotierten Bereich in einen dotierten Bereich, der daneben als Basis eines Transistors dient. Der Emitter ist durch die Basis von der Diode getrennt, aber auch der Kollektor könnte prinzipiell als Mantel um die Diode herum angeordnet sein, je nach Dimensionierung. Jedenfalls erzeugt ein Lichtimpuls zuerst einen Spannungspuls durch die direkt erzeugten Ladungsträger (durch den Feldeffekt, noch bevor sie einen Rand erreichen) und danach einen Puls der gesammelten Ladungsträger an der hinteren Elektrode.

Die Ansteuerung des Transistors wird mittels des über den Lichteinfall erzeugten Sperrstromes durch diese Sperrschicht realisiert.

Der erste Phototransistor wurde 1948 von John Northrup Shive in den Bell Laboratories entwickelt.^[1] Erste Anwendungen von Fototransistoren lagen im Jahr 1950 bei dem Routing von Telefongesprächen in automatischen Vermittlungsstellen, wo Fototransistoren zum optischen Auslesen der Steuerinformation aus Lochkarten genutzt wurden.^[2]

Schaltzeichen

1. ↑ Michael Riordan, Lillian Hoddeson: Crystal Fire: The Invention of the Transistor and the Birth of the Information Age. ISBN 978-0-393-31851-7. 
2. ↑ Bell Laboratories RECORD (Hrsg.): The phototransistor. 1950 (Online).