CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

INTRODUCCION:

Los campos de la óptica y la electrónica se han combinado para formar una nueva tecnología denominada optoelectrónica. Nuestro estudio será sobre los dispositivos optoelectrónicos, es decir aquellos sistemas cuyas propiedades electrónicas se ven afectadas por la energía luminosa.

La función de los sistemas optoelectrónicas en la tecnología actual está en continuo crecimiento. En los sistemas de proyectiles autopropulsados, satélites, televisión, sistemas de computación e incluso en los quemadores de petróleo y secadores de ropa se emplean dispositivos sensibles a la luz.

LONGITUD DE ONDA:

La energía luminosa se propaga a través del espacio a la misma velocidad, de 3x10₈ metros por segundo.

La razón de introducir la longitud de onda se debe al hecho de que los científicos e ingenieros prefieren usarla en vez de la frecuencia para especificar los diferentes colores de la luz.

TEORIA CUANTICA DE LA LUZ:

Según esta teoría, la luz consiste en cuantos discretos, ósea pequeños paquetes de energía llamados fotones. Estos son partículas que no tienen ni carga ni masa. Los fotones pueden considerarse portadores de energía luminosa, así como los electrones pueden considerares portadores de energía eléctrica.

ILUMINACION:

La iluminación es la cantidad de luz presente, se mide en unidades pies bujía (es la unidad estándar de iluminación utilizada por la oficina de patrones de Estados Unidos.

La cantidad de iluminación producida por una fuente de luz no depende de su frecuencia, pero si del número de fotones emitidos por la fuente luminosa por segundo así, la frecuencia (o la longitud de onda) determina el color de la luz, mientras que el número de fotones determina la cantidad de iluminación.

CLASIFICACION DE LOS DISPOSITIVOS OPTOELECTRONICOS:

Se clasifican en:

Emisores de luz: convierten la energía eléctrica en luminosa.o Ejemplo: los laser de unión y los led.

Foto detectores: convierten la energía luminosa incidente en energía eléctrica. se dividen en :

Dispositivos fotoconductores de base Dispositivos de foto unión

CELDAS FOTOCONDUCTORAS DE BASE:

Los dispositivos cuya resistencia a la corriente cambia como una función de la luz se denominan celdas fotoconductoras (llamados también celdas foto resistivas o foto resistores) se fabrican de materiales semiconductores como: germanio silicio, selenio, y compuestos de cadmio

PROCESO FOTOCONDUCTOR:

Cuando la luz incide en el material semiconductor, los fotones incidentes pueden comunicar su energía a los electrones de valencia por medio de colisiones. Si la energía de los fotones es mayor que el ancho de banda energética inherente al material, estos electrones de valencia pueden ser excitados y pasar a la banda de conducción, para convertirse en electrones libres de conducción. Estos electrones libres dejan los correspondientes huecos en la estructura cristalina. En consecuencia, el efecto de la luz incidente es producir pares electrón –hueco, además de aquellos presentes en el material semiconductor intrínseco debido al calor.

RESPUESTA ESPECTRAL:

La respuesta espectral de una celda fotoconductora es una gráfica de la respuesta relativa, en porcentaje, contra la longitud de onda de la luz, en ANGSTROMS.

Podría pensarse que la respuesta de una celda fotoconductora aumentaría con la frecuencia de la luz, puesto que los fotones tendrían mayor energía que comunicar a los electrones de valencia del material.

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VELOCIDAD DE RESPUESTA:

La resistencia de las celdas de Cds no cambia con cambios rápidos de la iluminación incidente, sino que se requiere algún tiempo para que muestre su valor en el estado estacionario. Esto se debe en parte a la impureza activadora, y es el precio que se paga por la sensibilidad adicional.

.VALORES NOMINALES Y ESPECIFICACIONES DE LAS CELDAS FOTOCONDUCTORAS:

Los valores nominales son los valores máximos de voltaje, corriente y disipación de potencia de celda.

APLICACIÓN DE LAS CELDAS FOTOCONDUCTORAS:

Sus innumerables aplicaciones incluyen:

Porteros automáticos Alarmas contra robo Detectores de fuego Detectores de humo Control automático del alumbrado publico Máquinas automáticas de negocio para la lectura de tarjetas o cintas

perforadas Mediciones de rayos x Equipo fotográfico

CELDAS FOTOVOLTAICAS:

Los dispositivos fotovoltaicos son artefactos que generan una fuerza electromotriz cuando se exponen auna fuente luminosa. Es decir convierte directamente la energía luminosa en energía eléctrica.

Una celda fotovoltaica actúa como un convertidor de potencia.

CELDAS FOTOVOLTAICAS COMO ELEMENTOS CIRCUITALES:

La celda actúa como la fuente de potencia eléctrica que proporciona voltaje y corriente ala varga

FOTODIODOS:

Es un dispositivo de unión P-N, se diseña para operar con polarización inversa aplicada a su unión P-N.

Los fotodiodos se diseñan para tener una muy baja corriente térmica de fuga, la cual sería la única corriente inversa que fluiría en la obscuridad. También poseen la característica de que su corriente inversa aumenta con los incrementos de la intensidad luminosa.

DIODOS EMISORES DE LUZ (LED):

La emisión de luz ocurre en la condición de polarización directa, debido a la combinación de electrones y huecos.

Algunos materiales semiconductores que utilizan los led son el arseniuro de galio, el fosfuro de galio, arseniuro-fosfuro de galio.

Los led emisores de color son útiles para indicadores y para la impresión de números, letras otros símbolos en pantalla.

VALORES NOMINALES DEL LED:

Los valores nominales del led son:

Corriente en sentido contrario Disipación de potencia Voltaje inverso Temperatura de la unión

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL LED:

Los led poseen tiempos de respuesta extremadamente cortos, lo que permite su utilización en aplicaciones de impulsos de alta frecuencia , también poseen una larga vida , operan con voltajes muy bajos, lo cual les hace compatibles con los circuitos integrados .

Por otra parte los led pueden dañarse con facilidad por sobretensiones y sobre corrientes, temperaturas