SENSORES OPTOELECTRNICOS

SENSORES OPTOELECTRNICOS

Fotodiodo Fototransistor

FOTODIODOQU ES UN FOTODIODO?

Un fotodiodo es un transductor de energa ptica a elctrica en forma de corriente.

TIPOS DE FOTODIODOS:

Fotodiodo PIN

El fotodiodo PIN es un diodo semiconductor al que se le ha introducido una zona intermedia llamada intrnseca para que la eficiencia del fotodiodo sea alta.El problema que presenta es que el tiempo de trnsito de los fotoportadores es mayor, aumentando el tiempo de respuesta. Por este motivo, el tamao de la zona intrnseca se escoge segn un compromiso entre eficiencia y tiempo de respuesta.Fotodiodo APD

El fotodiodo APD o de avalancha es un fotodiodo con ganancia interna debido al efecto de avalancha. El par electrn-hueco inicial se crea por la absorcin de un fotn. Este par inicial provoca pares secundarios, la corriente secundaria.

Lasdiferenciasdel APD con respecto al PIN son:Tiene una sensibilidad superior, lo que permite detectar niveles de potencia menores.Tiene un mayor margen dinmico de entrada ptica, logrando ms fidelidad.Es ms complejo y caro.Introduce ms ruido.Consume ms potencia.La ganancia depende de la temperatura, por lo que necesita un control de temperatura.

Diodo de Schottky

Funcionamiento: unin metal(oro)-semiconductor (dopado N) => fotocorriente como en la unin PN pero hace pasar la luz si la capa de metal es bastante delgada (10nm)=> ZCE muy cerca de la capa Introduccin de incidencia => radiaciones son absorbidas => producen paresFotoconductores /h que participan al fotocorriente inicialFotodiodosClulas solares

Ventaja: radiaciones de pequeas longitudes de onda absorbidosLED

Aplicacin: detectores de ultravioletas con alta velocidad de respuestaCONSTRUCCINLos fotodiodos son muy similares a los diodos semiconductores comunes; pero su superficie est expuesta o cubierta con material transparente.

Algunos fotodiodos usan una unin tipo P-N, mientras que otros interponen una regin semidopada para mayor velocidad de respuesta. A sta ltima se le conoce como unin PIN.

TIPOS DE FOTODIODOS

COMPOSICINEl material empleado en la composicin de un fotodiodos es un factor crtico para definir sus propiedades. Suelen estar compuestos de silicio, sensibles a la luz visible ( longitud de onda hasta de un 1m) germanio o para luz infla roja ( Longitud de onda hasta aproximadamente 1.8m) o se puede utilizar otro material semiconductor.Debido a su construccin, los fotodiodos se comportan como clulas fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensin muy pequea con el positivo en el nodo y el negativo en el ctodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.FUNCIONAMIENTOEl fotodiodo est diseado para ser usado en polarizacin inversa. An sin luz se genera una pequea corriente conocida como corriente de oscuridad, la cual aumenta con la temperatura.

A mayor rea, mayor es el retardo de la respuesta. A la polarizacin directa e inversa tambin se les conoce como modo fotovoltico y fotoconductivo (o de fotodiodo) respectivamente.

A diferencia del LDR , el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminacin y viceversa con mucha ms velocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta ms pequeo.

Cuando una luz de suficiente energa llega al diodo, excita un electrn dndole movimiento y crea un hueco con carga positiva. Si la absorcin ocurre en la zona de agotamiento de la unin, o a una distancia de difusin de l, estos portadores son retirados de la unin por el campo de la zona de agotamiento, produciendo una fotocorriente.Para su funcionamiento el fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producir un aumento de la circulacin de corriente cuando el diodo es excitado por la luz.FUNCIONAMIENTO

CURVAS CARACTERSTICASI CUADRANTE:El cambio debido a la luz incidente sobre el dispositivo es muy pequeo y las curvas son las de un diodo normal.

III CUADRANTE:Funciona como fotodiodo con una fuerte dependencia de la corriente inversa respecto de la cantidad de luz incidente.

IV CUADRANTE:El producto corriente x tensin es negativo lo que indica que genera energa neta(trabajo como clula fotovoltaica)

Caracterstica i-v de un fotodiodoCARACTERSTICAS DE UN FOTODIODO

SUPERFICIE ACTIVA:Significa el rea en el cual incide la luz y puede producir en el fotodiodo la formacin de parejas electro-huecos que van a producir la corriente inversa. Entre ms superficie activa mejor porque es ms sensible ante la luz.

SENSIBILIDAD: La principal caracterstica del fotodiodo. Es la fotocorriente sobre la potencia de la luz incidente.

RESPUESTA ESPECTRAL:Es el intervalo de longitudes de onda que se puede usar con determinado fotodiodo.

CARACTERSTICAS DE UN FOTODIODO

CAPACIDAD:Es representada por la suma de la capacidad de la zona de transicin ms la capacidad producida por las 2 placas, los 2 electrodos del fotodiodo donde van soldados las terminales. Los terminales metlicos van a un par de placas y ah est el fotodiodo metido, esa otro capacitancia es la capacitancia de las terminales.

TIEMPO DE TRNSITO: Es el tiempo en que tarda un portador inducido por la luz en cruzar la regin de agotamiento.

CORRIENTE DE OSCURIDAD: Es la corriente de reposo que pasa por un fotodiodo cuando no hay entrada luminosa.