ตัวเลขบนหน้าจอในสายการผลิตไม่ตรงกับตัวเลขจริงอาจเป็นเพราะระบบผิดพลาดใช่หรือไม่ หนึ่งในสาเหตุของการเกิดเหตุการณ์นี้นอกจากโค้ดมีปัญหาแล้ว ก็ยังเกิดจากโฟโตทรานซิสเตอร์ อันเป็นผลมาจากตัวรับแสงทำงานไม่ทัน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์นี้มีราคาที่ถูกและมันก็เหมาะกับโหมดสวิตช์ แต่มันมีประสิทธิภาพในช่วงความเร็วหนึ่งเท่านั้น

สวิตช์ในที่นี้หมายถึงอะไร 

คำว่าสวิตช์ในที่นี้หมายถึง การทำงานของเซนเซอร์ที่เปิดและปิดไปมา คล้ายกับสวิตช์ไฟ กล่าวคือ มีแสงคือ เปิด ส่วนไม่มีแสงคือ ปิด และสิ่งที่เราสนใจคือ ระยะเวลาที่สลับจากเปิดเป็นปิดในหนึ่งครั้ง โดยหน่วยวัดจะเป็นนาโนวินาที และไมโครวินาทีซึ่งยิ่งน้อยแปลว่า ยิ่งเร็วมากเท่านั้น

ข้างในโฟโตทรานซิสเตอร์มีโฟโตไดโอดอยู่แล้ว  

อันที่จริงแล้วสองอย่างนี้มันคือสิ่งเดียวกัน มีรายงานจาก EG&G Optoelectronics ระบุไว้ว่า โฟโตไดโอดต่ออยู่กับทรานซิสเตอร์ โฟโตไดโอดทำหน้าที่เปลี่ยนแสงเป็นกระแสไฟ ส่วนทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่ขยายกระแสนั้นให้แรงขึ้น โดยข้อมูลจาก Electronics Notes บอกคร่าว ๆ ว่า ในห้องแสงปกติ โฟโตไดโอดให้กระแสอยู่ที่หนึ่งหน่วย ส่วนโฟโตทรานซิสเตอร์ให้ประมาณหนึ่งร้อยหน่วย แรงกว่ากันประมาณร้อยเท่า

ทำไมตัวที่แรงกว่าถึงช้ากว่า

อยากได้สัญญาณแรง ต้องเก็บแสงให้ได้มาก อยากเก็บแสงได้มาก ต้องทำหน้ารับแสงให้ใหญ่ขึ้น ฟังดูเหมือนไม่มีอะไรซับซ้อน แต่ของที่มีพื้นที่ใหญ่จะกักเก็บประจุไฟฟ้าไว้ได้เยอะ ลองนึกถึงฟองน้ำก้อนใหญ่ที่อมน้ำไว้ แต่ตอนจะบีบให้แห้งก็ใช้เวลานานกว่าประจุที่ค้างอยู่ข้างในออกจนหมด นี่คือ สาเหตุหลักที่ทำให้เซนเซอร์ปิดไม่ทัน เพราะมันยังคิดว่าสว่างอยู่ ทั้งที่แสงดับไปแล้ว ซึ่ง Vishay วัดค่านี้ในโฟโตทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งแล้วค้นพบว่า ถ้าจ่ายไฟเข้าไปแรงขึ้น ค่าการเก็บประจุจะลดลงประมาณสามเท่า

ทาง EG&G ได้สรุปปรากฏการณ์ของ Miller Effect เอาไว้ว่า ถ้าพื้นที่รับแสงเท่ากัน ยิ่งขยายแรงเท่าไหร่ ยิ่งช้ามากขึ้นเท่านั้น ความไวแสงกับความเร็วเฉกเช่นเดียวกัน หมุนไปทางหนึ่งได้ อีกทางก็ต้องเสีย เพราะว่าตัวรับแสงมันมีขนาดใหญ่กว่าขนาดจริงหลายเท่า และตัวคูณที่ทำให้มันใหญ่ขึ้นก็คือ อัตราขยายของตัวมันเอง เคยมีการทดลองเรื่องนี้เกิดขึ้นโดยใช้โฟโตทรานซิสเตอร์กับทรานซิสเตอร์ที่มีขนาดรูรับแสงต่างกันมาทดสอบ อันที่รูใหญ่กว่าความเร็วลดลงหลายเท่าเมื่อเทียบกับอีกตัวที่ขนาดรูเล็กกว่า

ตัวเลขในคู่มือวัดอาจจะไม่ตรงกับสิ่งที่คุณคิด

ระยะเวลาสวิตช์ที่คนส่วนใหญ่ใช้กันอยู่ที่หนึ่งถึงสิบไมโครวินาที ซึ่งมันคือ ค่าที่ได้จากการต่อกับตัวต้านทานขนาดหนึ่งร้อยโอห์มกับเซนเซอร์เข้าด้วยกัน แต่จากข้อมูลในคู่มือ AN-3005 ของ Onsemi ที่ใช้กันทั่วโลก เขาแนะนำว่า ถ้าจะใช้งานแบบสวิตช์ ให้ใช้ตัวต้านทานห้าพันโอห์มขึ้นไป จะได้สัญญาณสูงต่ำชัดเจน ไม่มีเอกสารฉบับไหนเอาสองตัวเลขนี้มาวางเทียบข้างกัน เพราะคนละบริษัทคนละวัตถุประสงค์ บริษัทหนึ่งกำลังรายงานผลทดสอบ อีกบริษัทกำลังแนะนำวิธีใช้งาน

ปิดช้ากว่าเปิด 

มีคำอธิบายไว้ว่า ตามหลักแล้วเวลาเปิดกับเวลาปิดควรเท่ากัน จะไม่เท่ากันก็ต่อเมื่อแสงแรงเกินไปจนเซนเซอร์รวน ประจุจะสะสมค้างอยู่ข้างใน แล้วเวลาปิดจะยาวกว่าเวลาเปิดมาก อีกทั้งการที่ให้เซนเซอร์อยู่แค่สองสถานะ ปิดสนิทกับเปิดจะทำให้ช้าลงอย่างมาก

ทางแก้ที่ไม่ต้องเปลี่ยนอะไหล่ 

โฟโตทรานซิสเตอร์ที่ขายกันมีอยู่ 2 แบบ แบบสองขาซึ่งพบบ่อยที่สุด กับแบบสามขาที่มีขาพิเศษเพิ่มมา

1. แบบสองขาระวังเรื่องเซนเซอร์ค้าง ซึ่งต้องลดความไวแสงลงและจ่ายไฟให้สูงขึ้น
2. แบบสามขาจะมีขาที่สามที่คอยระบายประจุที่ตกค้างอยู่ซึ่งก็จะช่วยแก้ไขปัญหาของสองขาได้ ถ้าปล่อยขานั้นลอยไว้เฉย ๆ ใช้เวลา 8.4 ไมโครวินาที พอใส่ตัวต้านทานเข้าไป เหลือ 1.1 ไมโครวินาที 

คนส่วนใหญ่ซื้อแบบสองขา และถึงซื้อแบบสามขามาก็มักปล่อยขานั้นลอยไว้ตามค่าเริ่มต้น อีกเรื่องคือ ตำแหน่งที่ต่อตัวต้านทาน จะวางไว้ด้านบนคือฝั่งไฟเลี้ยง หรือด้านล่างคือฝั่งกราวด์ ก็ทำงานได้ทั้งคู่ ต่างกันแค่ขั้วสัญญาณ วางด้านบนแล้วมีแสงเข้าแรงดันจะตก วางด้านล่างแล้วมีแสงเข้าแรงดันจะขึ้น และผลการทดลองระบุว่าวางด้านบนโดน Miller effect เต็ม ๆ ส่วนแบบวางด้านล่างแทบไม่โดนเลย จึงเร็วกว่าอย่างเห็นได้ชัด

เพดานลิมิตที่ขยับไม่ได้

เทคนิคทั้งหมดข้างบนช่วยให้เข้าใกล้ขีดจำกัดได้ แต่ไม่ทะลุเกินขอบเขต Electronics Notes ระบุว่า โฟโตทรานซิสเตอร์ซิลิคอนทั่วไปรับได้ราวสองแสนห้าหมื่นครั้งต่อวินาที

มีรุ่นที่เร็วกว่านี้หลายพันเท่าอยู่จริง ใช้วัสดุพิเศษคนละชนิดกัน แต่ต้นทุนผลิตสูงจนแทบไม่มีใครขายทั่วไป ที่มันช้าจึงเป็นเพราะนี่คือราคาที่ถูกที่สุด ไม่ใช่เพราะมันช้าโดยธรรมชาติ

ถอดเครื่องขยายออกแล้วต้องสร้างเอง

ถ้าอยากเร็วกว่าหนึ่งไมโครวินาที ให้ทิ้งเครื่องขยายที่ติดมาไปเลย ใช้เฉพาะส่วนที่เป็นโฟโตไดโอดแค่นี้ก็เร็วขึ้นมากแล้ว ส่วนที่วิ่งถึงระดับนาโนวินาทีคือ อุปกรณ์ที่ทำมาเพื่อความเร็วโดยเฉพาะ แต่ใช้หลักการเดียวกันทั้งหมด ปัญหาคือ สัญญาณที่เหลือเบาเกินกว่าจะเอาไปใช้ ต้องสร้างเครื่องขยายเอง ความยากจึงแค่ย้ายที่ ไม่ได้หายไป