Caractéristiques Phototransistor : Guide Technique Complet

Les phototransistors sont des dispositifs semi-conducteurs sensibles à la lumière convertissant énergie optique en courant électrique. Structuralement similaires aux transistors bipolaires (BJT), ils remplacent la connexion base électrique par une jonction collecteur-base photosensible. Comprendre leurs caractéristiques clés est essentiel pour conception capteurs et communications optiques.

1. Caractéristiques Sensibilité Optique

Réponse Spectrale

Les phototransistors présentent sensibilité maximale dans le **proche infrarouge (NIR) (typiquement 800–950 nm)**, alignée avec LEDs IR standards. Sensibilité chute significativement dans visible et UV/IR profonds.

Responsivité (Sensibilité)

Mesurée en **Ampères par Watt (A/W)**, définit le photocourant généré par puissance optique incidente unitaire. Valeurs typiques 0,2 à 0,6 A/W à longueur d'onde pic. Responsivité plus haute permet détection signaux lumineux plus faibles.

2. Caractéristiques Courant-Tension (I-V)

• Courant Collecteur (I_C) : Courant sortie, proportionnel intensité lumière incidente (dans plage linéaire).
• Tension Collecteur-Émetteur (V_CE) : Fonctionne en région active où I_C contrôlé par lumière (équivalent courant base). Tension saturation (V_CE(sat)) critique pour applications commutation.
• Courant Obscurité (I_CEO) : Courant fuite avec zéro illumination. Spec critique détection basse lumière ; typiquement nA à µA. Fortement température-dépendant (double ~tous 10 °C).

3. Réponse Dynamique (Vitesse)

Phototransistors intrinsèquement plus lents que photodiodes due capacitance base multipliée par gain courant (effet Miller).

• Temps Montée (t_r) / Descente (t_f) : Typiquement 2–20 µs (bien plus lent que photodiodes ns).
• Bande Passante (f_3dB) : Généralement 10 kHz – 200 kHz. Inadapté liaisons données haute vitesse (>1 Mbps).

4. Paramètres Environnementaux & Boîtier

• Température Fonctionnement : Typiquement -40 °C à +100 °C. Courant obscurité augmente exponentiellement avec température.
• Boîtiers : TO-18 (boîtier métal, lentille), TO-92 (plastique), CMS, puce sur circuit.
• Tensions Claudage : V_{(BR)CEO (Collecteur-Émetteur) typiquement 30–50 V ; V(BR)ECO (Émetteur-Collecteur) très faible (~5-7 V) — **jamais polariser inverse jonction émetteur-base.**}

Applications Typiques

• Codeurs optiques (position/vitesse)
• Récepteurs télécommande IR
• Détection présence/objet
• Barrières lumineuses / rideaux sécurité
• Détecteurs fumée (détection lumière diffusée)

Conseil Sélection

Pour comms haute vitesse, utiliser **photodiode + amplificateur transimpédance**. Choisir phototransistor quand besoin **gain élevé (sensibilité) basses vitesses** et composant simple 2 bornes (ou 3 pour polarisation).