Si alguna vez has jugueteado con proyectos de electrónica que implican detección de luz, probablemente te habrás encontrado con la duda de si coger un fotodiodo o un fototransistor. Ambos son útiles para convertir la luz en señales eléctricas, pero no son exactamente lo mismo. A lo largo de los años he trabajado con ambos en diversas configuraciones, desde simples sensores de luz ambiental hasta controles remotos por infrarrojos más complicados, y sí, elegir el equivocado puede hacer que las cosas sean frustrantes. Así que vamos a desglosar el fotodiodo vs fototransistor debate de forma directa, sin rodeos.
Básicamente, un fotodiodo es como un simple diodo de unión PN que genera corriente cuando la luz incide sobre él. Un fototransistor, en cambio, es más o menos un transistor con un fotodiodo incorporado que actúa como base: amplifica la señal generada por la luz dentro del propio dispositivo.
¿Qué es exactamente un fotodiodo?
Los fotodiodos son sencillos pero potentes. No son más que una unión de semiconductores (normalmente de silicio) que produce una pequeña corriente proporcional a la intensidad de la luz que incide sobre ella. No incorporan amplificación, por lo que la salida es directa y lineal.
Los he utilizado mucho en aplicaciones de precisión, como la medición de la potencia láser o en receptores de fibra óptica. Son rápidos -tiempos de respuesta en nanosegundos- y superlineales, lo que significa que la corriente de salida sigue el nivel de luz casi a la perfección sin distorsión.
Entre los tipos más comunes están los fotodiodos PIN, que tienen una capa intrínseca para mejorar la velocidad y la sensibilidad, y los de avalancha, para la detección con muy poca luz (aunque necesitan un alto voltaje y son más ruidosos).
¿Y un fototransistor?
Los fototransistores retoman la idea básica del fotodiodo y le añaden la amplificación del transistor. Suelen tener una estructura NPN, en la que la luz incide en la unión base-colector, generando una corriente de base amplificada por la ganancia del transistor (a menudo 100-1000 o más).
Esto significa que se obtiene mucha más corriente de salida con el mismo nivel de luz. Ideal para situaciones de poca luz sin necesidad de amperios adicionales.
Pero hay una contrapartida: son más lentos (respuesta en microsegundos) y menos lineales debido a esa variación de ganancia. Los cambios de temperatura también pueden afectar a la ganancia.
En Bee Photon, disponemos de algunas opciones sólidas como nuestro Fototransistor de silicio Sintonizado para un rango de infrarrojos de 800-1100 nm, perfecto para mandos a distancia o detección de objetos.
Fototransistor de Si Serie PTCP PTCP001-202
Mejore sus soluciones de conmutación con este fototransistor NPN de 800-1100 nm. Perfecto para interruptores fotoeléctricos, ofrece una alta disipación de potencia de hasta 90 mW. Este fototransistor de silicio ofrece un rendimiento constante en entornos adversos de -40°C a +85°C.
Diferencias clave: Fotodiodo vs Fototransistor
En diferencia entre fotodiodo y fototransistor se reduce a unas pocas cosas básicas. Aquí hay una tabla rápida para hacerlo más claro - He sacado de especificaciones reales como las de Hamamatsu y Thorlabs hojas de datos.
| Característica | Fotodiodo | Fototransistor |
|---|---|---|
| Estructura | Unión PN o PIN | Transistor bipolar (normalmente NPN) con base expuesta |
| Ganancia interna | Ninguna (o alta en tipos de avalancha) | Sí, normalmente entre 100 y 1000 |
| Sensibilidad | Buena, pero baja corriente de salida (nA a μA) | Mayor sensibilidad efectiva gracias a la ganancia |
| Tiempo de respuesta | Rápido (intervalo de ns) | Más lento (intervalo de μs) |
| Linealidad | Excelente | Moderado (la ganancia varía) |
| Ruido | Menor corriente oscura | Mayor debido a la amplificación |
| Gama espectral (silicio) | 400-1100nm típico | Similar, pico alrededor de 800-900nm |
| Aplicaciones típicas | Comunicaciones de alta velocidad, medición precisa | Conmutación, detección de poca luz |
Por experiencia, los fotodiodos brillan cuando se necesita precisión y velocidad. Los fototransistores son mis preferidos para circuitos más sencillos en los que se busca la mejor relación calidad-precio sin componentes adicionales.
Cuándo elegir un fotodiodo para su proyecto
Opte por un fotodiodo si:
- La velocidad es importante, como en los enlaces de fibra óptica o la detección de impulsos. La serie FDS de Thorlabs, por ejemplo, maneja con facilidad anchos de banda de GHz.
- Necesita mediciones precisas y lineales: piense en instrumentos de laboratorio o medidores de potencia.
- El bajo nivel de ruido es clave, especialmente en situaciones de poca luz (con un buen amplificador de transimpedancia).
Uno de los proyectos en los que trabajé consistía en detectar pulsos cortos de láser: el fotodiodo era la única opción porque los fototransistores no daban abasto.
Ejemplos reales: Detectores de humo (a menudo diodos PIN), escáneres de códigos de barras, oxímetros médicos.
Cuando un fototransistor tiene más sentido
Elija un fototransistor cuando:
- Los niveles de luz son bajos y se desea una amplificación integrada para controlar directamente un microcontrolador.
- La simplicidad del circuito es prioritaria: no se necesitan op-amps.
- Estás haciendo conmutación on/off, como los interruptores de haz IR o los mandos a distancia.
He construido un montón de contadores de objetos utilizando fototransistores - baratos, fiables y lo suficientemente sensibles para su uso en interiores.
Las aplicaciones incluyen: Luces automáticas, codificadores en impresoras, vigas de seguridad.
Nuestra Fototransistor de silicio en Bee Photon está optimizado para el infrarrojo cercano (800-1100 nm), por lo que es ideal para este tipo de proyectos.
Escenarios de la vida real: ¿Cuál gana?
Hablemos de algunos casos anónimos que he visto o construido.
En una instalación industrial, un cliente necesitaba detectar la posición en una cinta transportadora a baja velocidad y con poca luz en la fábrica. El fototransistor lo consiguió con un simple pull-up de resistencia, sin necesidad de amplificadores adicionales.
En otra ocasión, para un enlace de datos de alta velocidad por fibra corta, el fotodiodo era esencial: la versión con transitor emborronaba demasiado la señal.
O piense en los mandos a distancia: Casi siempre son fototransistores porque captan señales IR débiles desde el otro lado de la habitación sin necesidad de circuitos extravagantes.
En equipos de astronomía o espectroscopia, los fotodiodos reinan por su linealidad y bajo ruido.
Fotodiodo Si PIN Serie PDCP08 PDCP08-511
En PDCP08-511 es un sistema de alto rendimiento Fotodiodo PIN de epoxi negro diseñado para aplicaciones de infrarrojos de precisión. Envuelto en una resina epoxi negra especial, este sensor actúa eficazmente como un filtro de luz diurna, bloqueando las interferencias de la luz visible y maximizando la sensibilidad a 940 nm. Con una gran área activa de 2,9×2,9 mm y una baja corriente oscura, garantiza una detección fiable de señales para interruptores ópticos y sistemas de control remoto, incluso en entornos con luz ambiental ruidosa.
Resumen rápido de pros y contras
Fotodiodos:
- Ventajas: Rápido, lineal, amplio ancho de banda.
- Contras: Bajo rendimiento, a menudo necesitan amplificación.
Fototransistores:
- Ventajas: Alta ganancia, fácil de usar, sensible.
- Contras: Más lento, no lineal, sensible a la temperatura.
Cómo decidir para su proyecto específico
Pregúntatelo a ti mismo:
- ¿Con qué rapidez debe responder?
- ¿Me importa la medición exacta de la luz o sólo la detección?
- ¿Cuál es la longitud de onda y la intensidad de la luz?
- ¿Presupuesto y complejidad del circuito?
Si no está seguro, empiece con un fototransistor para crear prototipos, ya que son indulgentes. Luego cambia a un fotodiodo si el rendimiento lo exige.
Más información en https://photo-detector.com/ para detectores adaptados a distintas longitudes de onda.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Cuál es la principal diferencia entre fotodiodo y fototransistor?
La principal es la ganancia: Los fotodiodos generan una pequeña corriente directa a partir de la luz. Los fototransistores la amplifican internamente, por lo que la salida es mayor, pero más lenta y menos precisa.
¿Qué es más sensible: el fotodiodo o el fototransistor?
Los fototransistores suelen ser más sensibles debido a la ganancia incorporada: se obtiene más corriente con la misma luz. Sin embargo, los fotodiodos amplificados pueden competir con la luz tenue cuando el ruido es muy bajo.
¿Puedo utilizar un fototransistor para aplicaciones de alta velocidad?
No son los mejores: están limitados a cientos de kHz. Los fotodiodos van mucho más rápido, a GHz para las comunicaciones.
¿Son mejores los fototransistores para la detección de infrarrojos?
Sí, muchos están sintonizados para el infrarrojo cercano (como 800-1100 nm), y la ganancia ayuda con las señales más débiles. Nuestro Fototransistor de silicio es un buen ejemplo.
Si esto le ha ayudado a aclarar las cosas, o si está trabajando en un proyecto y necesita asesoramiento sobre el sensor adecuado, o incluso un presupuesto personalizado, envíenos un mensaje a info@photo-detector.com o visite nuestro página de contacto. Nos encantaría charlar sobre lo que más le conviene.
