Auslegungsfragen: weit über die reine Elektronik hinaus
Ihrem Wesen nach werden Fototransistoren und Fotodioden durch Licht angeregt. Dies bedeutet natürlich, dass ein klarer optischer Pfad für das Licht vorgesehen werden muss, über den die optoelektronischen Elemente konstant erreicht werden. Zudem muss der Pfad im Verlauf der normalen Produktnutzung und Lebensdauer von der Quelle zur Sensor- oberfläche ausgerichtet und aufrechterhalten werden.
Mechanische Probleme bei der Positionierung des Fototransistors oder der Fotodiode werden von der Anwendung, den Verwendungsmodi, der Benutzerinteraktion und vielen weiteren Faktoren bestimmt, die beim Produktdesign sorgfältig bedacht werden müssen. Die Konsistenz dieses optischen Pfades ist kritisch. Schon geringfügige Abweichungen aufgrund von Fertigungstoleranzen, Durchbiegung der Leiterplatte, Staub und sonstiger erwarteter und/oder leicht abweichender Verwendung müssen berücksichtigt werden.
Der optische Öffnungswinkel bei halber Leistung reicht bei typischen Fotodioden und Fototransistoren von ±10° bis ±30° und hängt von der Chipgröße, der Linsenanordnung und den Abständen ab. Je nach Anwendungsanordnung ist ein größerer oder kleinerer Öffnungswinkel zu bevorzugen.
Mitunter ist auch genau das Gegenteil das Problem:
Unerwünschtes Licht von einer Umgebungslichtquelle wird von den lichtempfindlichen Komponenten „gesehen“. In diesen Fällen müssen u. U. externe optische Abschirmungen, interne Lichtsperren bzw. optische Wellenlängen-Bandfilter vorgesehen oder der Sensor stärker eingerückt werden, ohne den Emitter-Ausgang auf seinem Weg zum Sensor zu beeinträchtigen. Dazu muss häufig ein „Sweet Spot“ bzw. ein Kompromiss zwischen Zielkonflikten gefunden werden, was eine Kombination aus elektronischen, optischen und mechanischen Fragen einschließt.

Leistungsparameter spiegeln elektrooptische Aspekte und Entwurfskompromisse wider
Bei diesen Komponenten gibt es eine lange Liste mit elektrischen Spezifikationen, aber auch auf den Mischmodus bezogene elektrooptische Überlegungen, darunter Spektralempfindlichkeit, Empfindlichkeit und Verstärkung, Linearität, Dunkelstrom, Reaktionsgeschwindigkeit und Rauschen.
Spektralempfindlichkeit:
Die Spektralempfindlichkeit ist in erster Linie eine Funktion des Basismaterials und seiner Dotierung. Bauteile auf Siliziumbasis haben eine Spitzenempfindlichkeit in einem Band im Nah-Infrarotbereich (IR) bei etwa 840 Nanometer (nm). Es sind aber auch für andere Wellenlängen optimierte Bauteile verfügbar.
Fototransistoren und Fotodioden haben vergleichbare spektrale Empfindlichkeiten, weil sie denselben Prinzipien der Festkörperphysik unterliegen. Die Spitzenempfindlichkeit eines Fototransistors liegt jedoch bei einer etwas kürzeren Wellenlänge als die einer typischen Fotodiode, weil die diffundierten Übergänge eines Fototransistors anders als kristall-gezüchtete Siliziumwafer epitaktisch gebildet werden.
Das heißt, dass die Lichtquelle, die sie „sehen“ (LED, Sonnenlicht oder Umgebungslicht einer anderen Quelle), ihr Licht im entsprechenden Empfindlichkeitsband emittieren muss, damit die Fotodetektion wirksam funktioniert. Glücklicherweise liegt das Ausgangsspektrum von Standard-LEDs im Empfindlichkeitsbereich von siliziumbasierten Fotosensoren.
Empfindlichkeit und Verstärkung:
Diese beiden Aspekte definieren, wie effizient das Bauteil Photonen in Strom umwandelt. Diese mitunter als Quanteneffizienz bzw. Quantenausbeute bezeichnete Eigenschaft gibt das Verhältnis der Einfallsphotonenenergie zum Stromfluss an. Fotodioden erzeugen nur einen sehr geringen Strom im Bereich von Nanoampere (nA) bis wenigen Mikroampère (μA). Bei Fototransistoren ist der Strom ähnlich wie bei herkömmlichen Kleinsignaltransistoren aufgrund der inhärenten Verstärkung viel höher, variiert jedoch mit der Basisansteuerung, der Vorspannung und der Temperatur.
Linearität:
Der Ausgang der Fotodiode ist über einen großen Bereich linear, in der Regel sieben bis neun Dekaden Lichtstärke. Der Kollektorstrom (IC) eines Fototransistors ist im Gegensatz dazu über nur drei bis vier Dekaden linear, weil die DC-Verstärkung (hFE) des Fototransistors eine Funktion des Kollektorstroms ist, der seinerseits von der Basisansteuerung bestimmt wird. Für bestimmte Fototransistor-Anwendungen, wie z. B. Test- und Messinstrumente, ist Linearität erforderlich; andere Anwendungen wie beispielsweise eine elementare Präsenz-/Abwesenheitserkennung sind darauf hingegen nicht angewiesen. Der Unterschied bedingt, welche Komponenten für einen Entwurf in Betracht gezogen werden können; geringere Linearitätsanforderungen erhöhen die Zahl der in Frage kommenden Kandidaten und senken die Kosten.
Dunkelstrom:
Bei Fotodioden ist das der Strom, der bei kompletter Dunkelheit noch fließen kann; er ist zudem eine Funktion des internen Rauschens. Bei Fototransistoren ist der Dunkelstrom der Leckstrom des Kollektor-Basis-Übergangs multipliziert mit der Gleichstromverstärkung des Transistors. Er verhindert, dass der Fototransistor als idealer Schalter komplett „abschaltet“.
Reaktionsgeschwindigkeit: Fotodioden sprechen schneller als Fototransistoren an. Die Geschwindigkeit ist dabei eine Funktion der Kapazität des Kollektor-Basis-Übergangs des Transistors und des Lastwiderstandswertes. Andererseits benötigt die Fotodiode einen externen Verstärker, um nutzbringend eingesetzt werden zu können. Das beeinflusst ihre gesamte Reaktionsgeschwindigkeit. Anstiegs- und Abfallzeit (von 10 % auf 90 % bzw. von 90 % auf 10 %) sind in der Regel symmetrisch, sofern der Fototransistor nicht in die Sättigung gefahren wird, was die Abfallzeit verlängert. Im Handel sind Fotodioden mit Reaktionszeiten im Nano- und sogar Femtosekundenbereich erhältlich.
Rauschen:
Keine Gesamtschau eines elektronischen Bauteils kommt ohne Erwähnung des unvermeidlichen Rauschproblems aus. Bei Fotodioden und Fototransistoren gibt es viele Arten von Rauschen: Schrotrauschen, Dunkelstromrauschen, thermisches
Rauschen, Erzeugungs-Rekombinationsrauschen und Ausleserauschen. Jede Art von Rauschen ist auf verschiedene physikalische Faktoren, Bauteilaufbau und Betriebsbedingungen (Spannung, Temperatur, Last) zurückzuführen, die in der unterschiedlichen Gewichtung dieser Rauschquellen resultieren. Bei den meisten Verbraucheranwendungen im Massenmarkt spielt das Rauschen keine große Rolle. Bei Instrumenten und ultraschnellen Datenverbindungen ist es häufig ein großes Problem, vor allem bei sehr niedrigen Lichtpegeln.
Es gibt zwei Fragen, die Entwickler in Bezug auf diese Leistungsparameter klären
müssen: 
Da wären zum einen die Testbedingungen bei Sondierung und Vergleich von Komponenten verschiedener Hersteller. Die Leistung schwankt stark in Abhängigkeit von verschiedenen optischen Anordnungen, Spannungen, Lastwiderständen und anderen Faktoren. Daher müssen vergleichbare Bedingungen herrschen. Wurde eine bestimmte Wahl getroffen, sollte die Komponente zu den im Datenblatt angegebenen Bedingungen eingesetzt werden. Wenn das nicht möglich ist, sind zusätzliche Tests oder Interpolationen nötig.
Die zweite zu klärende Frage ist:
Welche Spezifikationen in einer bestimmten Anwendung wichtig sind – und in welchem Umfang. Bei einer Fotodiode für einen Lichtwellenleiter zur Datenübertragung ist beispielsweise die Geschwindigkeit ein kritischer Faktor, während ihre Spektral- empfindlichkeit weniger interessiert, weil das LED-Quellspektrum bekannt ist und daher auf den Sensor abgestimmt werden kann. Die Gesamtempfindlichkeit ist dann in den Entwurf einzukalkulieren.
Ein Fototransistor, der für die Erkennung der Präsenz einer Kreditkarte in einem Schlitz verwendet wird, muss hingegen nicht schnell sein, kann aber einen niedrigen Dunkelstrom und eine gleichmäßige Verstärkung erfordern, um über ein großes Spektrum denkbarer Betriebsszenarien hinweg zuverlässig zu arbeiten.
Als allgemeine Orientierung gilt, dass die Leistung von Fotodioden weitgehend von ihrem Material, ihrer Dotierung und ihrem Gehäuse sowie der Chipgröße des lichtempfindlichen Materials bestimmt wird. Für Fototransistoren ist sie im Wesentlichen eine Funktion derselben Faktoren sowie der Transistorverstärkung als zusätzlichem Faktor.