Ingenieria

Aplicación de los sensores en circuitos eléctricos de la industria

TRANSDUCTORES OPTOELECTRONICOS

Foto Diodo
Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debidoa su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad. 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. La mayoría de los fotodiodos vienen equipados con un lente que concentra la cantidad de luz que lo incide, de manera que su reacción a la luz sea más evidente. A el diferencia fotodiodo del LDR a o los fotorresistencia, responde

cambios de oscuridad a iluminación yviceversa con mucha más velocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño. Si se combina un fotodiodo con una transistor bipolar, colocando el fotodiodo entre el colector y la base del transistor (con el cátodo del

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diodo apuntado al colector del transistor), se obtiene el circuito equivalente de unfototransistor.

Diodos emisores de luz (leds)
Un diodo emisor de luz es un dispositivo de unión PN que cuando se polariza directamente emite luz. Al aplicarse una tensión directa a la unión, se inyectan huecos en la capa P y electrones en la capa N. Como resultado de ello, ambas capas tienen una mayor concentración de portadores (electrones y huecos) que la existente en equilibrio. Debido a esto,se produce una recombinación de portadores, liberándose en dicha recombinación la energía que les ha sido comunicada mediante la aplicación de la tensión directa. Se pueden distinguir dos tipos de recombinación en función del tipo de energía que es liberada: • Recombinación no radiante: la mayoría de la energía de

recombinación se libera al cristal como energía térmica. • Recombinaciónradiante: la mayoría de la energía de recombinación se libera en forma de radiación. forma la unión PN. Para caracterizar la eficacia en la generación de fotones se definen una serie de parámetros: Esta energía depende del material que

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La eficacia cuántica interna (s) es la relación entre el número de fotones generados y el número deportadores (electrones y huecos) que cruzan la unión PN y se recombinan. Este parámetro debe hacerse tan grande como sea posible. Su valor depende de las probabilidades relativas de los procesos de combinación radiante y combinación no radiante, que a su vez dependen de la estructura de la unión el tipo de impurezas, y sobre todo, del material semiconductor. Sin embargo, la obtención de una altaeficacia cuántica interna no garantiza que la emisión de fotones del LED sea alta. La radiación generada en la unión es radiada en todas las direcciones. Es esencial que esa radiación generada en el interior del material pueda salir de él. A la relación entre el número de fotones emitidos y el número de portadores que cruzan la unión PN se le llama eficacia cuántica externa (ext). Las causas deque ext sea menor que s son tres: • Sólo la luz emitida en la dirección de la superficie entre el semiconductor y el aire es útil. • En la superficie entre el semiconductor y el aire se pueden dar fenómenos de reflexión, quedando los fotones atrapados en el interior del material. • Los fotones pueden ser absorbidos por el material para volverse a formar un par electrón-hueco.

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