Photorécepteur (électronique)
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Un photorécepteur est un dispositif sensoriel ou technologique qui a la capacité de convertir la lumière incidente en une autre forme de message. C’est le cas par exemple des capteurs électroniques qui transforment le rayonnement lumineux incident sur la surface du capteur en énergie électrique.
Les photorécepteurs peuvent fonctionner sur un intervalle restreint du spectre électromagnétique, dont le spectre de la lumière visible, comme le rouge ou l'ultra-violet.
Types[modifier | modifier le code]
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 | modifier le code]
Les photorésistances sont des composants électroniques dont la résistance électrique est modifiée 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 | modifier le code]
Sur le même principe que les photoconducteurs, le mécanisme des photodiodes repose sur l'absorption de radiations lumineuses par un matériau semi-conducteur afin de générer des porteurs de charges et, par conséquent, un photo-courant. Le semi-conducteur est exposé à la lumière à travers une couverture cristalline, parfois assistée par une 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. En polarisation directe, les diodes classiques conduisent le courant de l'anode vers la cathode. En polarisation inverse, le courant ne traversera pas la diode et sera donc bloqué. En revanche, le courant créé par l'absorption de radiation dans les photodiodes circule dans le sens inverse. C'est-à-dire, pour un fonctionnement correct, la photodiode est polarisée en sens inverse, favorisant une plus grande circulation du courant quand la photodiode est excitée par la lumière. Un exemple de l’application courante des photodiodes est une télécommande de télévision.
Phototransistors[modifier | modifier le code]
Le phototransistor est un transistor sensible à la lumière, généralement aux infrarouges. Lorsque la lumière atteint la région de la base, elle génère des transporteurs de charge et ainsi une conductivité dans le transitor. Le phototransistor est plus sensible que la photodiode pour l’effet de gain du propre transistor, mais ils ne sont pas fondamentalement différents des transistors normaux, c'est-à-dire, ils sont composés du même matériau semi-conducteur, ils ont deux jonctions et les mêmes trois connexions externes : collecteur, base et émetteur. Seule différence, le phototransistor dispose d'une petite fenêtre pour recevoir la lumière extérieure.
Dans le commerce, les phototransistors sont vendus avec ou sans connexion de base avec des boîtiers plastiques ou métalliques (TO-72, TO-05) et 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, la quantité de courant conduite par le collecteur varie proportionnellement à l'intensité lumineuse incidente sur la région de la base. Ainsi, une augmentation ou une diminution de la lumière entraîne respectivement une augmentation ou une diminution du courant collecteur.
Les deux modes de régulation du courant du collecteur peuvent être utilisés en même temps. Il est d'usage de ne pas utiliser ou ne de pas connecter la connexion de base des phototransistors ; en contrepartie, un courant qui stabilise le fonctionnement du transistor dans les valeurs souhaitées peut être appliqué. 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. Ce courant induit doit également prendre en compte les variations de courant dues aux fluctuations de l'intensité lumineuse incidente sur le phototransistor. Les phototransistors possèdent aussi un facteur d'amplification qui permettent 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, et autres.Des détecteurs avec photodiodes PIN sont utilisés pour les communications à base de fibre optique. Ils sont également utilisés pour la détection d’objets proches quand ils font partie d’un système de proximité, en conjonction avec une LED afin de détecter l’interruption de lumière par un objet.
