Fotodiodos

Páginas: 10 (2372 palabras) Publicado: 24 de abril de 2011
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ASIGNATURA:
ELECTRÓNICA DE POTENCIA I



TEMA:
FOTODIODOS Y FOTOTRANSISTORES


FOTODIODOS

El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una unión PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor está expuesto a la luz através de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su diseño y construcción será especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja.

Tipos de fotodiodos

Esta corriente eléctrica fluye en sentido opuesto a la flecha del diodo y se llama corriente de fuga.

El fotodiodo se puede utilizar como dispositivo detector de luz, pues convierte la luz enelectricidad y esta variación de electricidad es la que se utiliza para informar que hubo un cambio en el nivel de iluminación sobre el fotodiodo.

Si el fotodiodo quedara conectado, de manera que por él circule la corriente en el sentido de la flecha (polarizado en sentido directo), la luz que lo incide no tendría efecto sobre él y se comportaría como un diodo semiconductor normal.

En el fotodiodo lacorriente que está en juego (y que varía con los cambios de la luz) es la que circula en sentido inverso al permitido por la juntura del diodo. Es decir, para su funcionamiento el fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producirá un aumento de la circulación de corriente cuando el diodo es excitado por la luz.

Lo que define las propiedades de sensibilidad al espectro de un fotodiodo es elmaterial semiconductor que se emplea en la construcción. Los fotodiodos están construidos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1,1 µm), de germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aproximadamente 1,8 µm), y los hay de otros materiales semiconductores. El rango de espectro es:
Silicio: |     | 190–1100 nm |
Germanio: |     | 800–1700 nm |
Indiogalio arsénico (InGaAs): |     | 800–2600 nm |
Sulfuro de plomo: |     | 1000-3500 nm |

El lente con el que la mayoría de los fotodiodos vienen equipados, concentra la cantidad de luz que lo incide, de manera que su reacción a la luz sea más evidente.

A diferencia del LDR o fotorresistencia, el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminación y viceversa con mucha másvelocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño.

Si se combina un fotodiodo con un transistor bipolar, colocando el fotodiodo entre el colector y la base del transistor (con el cátodo del diodo apuntado al colector del transistor), se obtiene el circuito equivalente de un fototransistor.

El circuito de un fotodiodo se trata de un circuito similar al de una célulafotoeléctrica con la diferencia de que a este último se le han añadido corrientes de fuga y ruido.
 

Las variables se especifican a continuación:
 Vo = ( Ip + Id ) · Rc · Rp / ( Rc + Rp + Rs )
 
Y las fuentes de corriente inversa son:
 Ip = α q Φ A
 Id = Io ( exp{ q V / k T } – 1 )
 
Donde: 
     α       es el rendimiento cuántico del detector
     q       el la carga del electrón     Φ       es la densidad de flujo incidente
     A       es el área del detector
     Io      es la corriente de saturación inversa
     V       es la tensión aplicada al diodo
      k       es la constante de Boltzmann
     T       es la temperatura absoluta
 
Para detectar la señal de un fotodiodo hay distintas opciones. Una posibilidad es no polarizar el diodo (modo fotovoltaico) y medir latensión en vacío, o la corriente de cortocircuito mediante un amplificador de transimpedancia.
 

Circuitos para detectar la señal de un fotodiodo:
(a y b) sin polarización y (c) con polarización inversa
Cuando no hay polarización, la corriente generada lo es en el sentido de la conducción directa del diodo, haciendo el ánodo positivo, por lo que la tensión en vacío, Vo, se obtiene a...
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