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ELECTRNICALaboratorio N 6
OPTOELECTRNICAPgina 1/12
1. Fundamento terico.
1.1. LED.1.2. Pero qu es un LED? Led es un acrnimo para Diodo
emisor de luz (Light Emiting Diode)Su luz es producida por un
semiconductor de diodo, dentro de una cpsula slida de Epoxy, la
cual acta como bombillo cuando la corriente pasa a travs de las
terminales. Los mismos, para funcionar, necesitan un mnimo de 3
Volts.Los colores que se comercializan habitualmente son el blanco,
azul, rojo, verde & mbarLos ledes se usan como indicadores en
muchos dispositivos y eniluminacin. Los primeros ledes emitan luz
roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz
de alto brillo en elespectroinfrarrojo,visibleyultravioleta.Debido
a sus altas frecuencias de operacin son tambin tiles en tecnologas
avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos tambin se usan
en unidades de control remoto de muchos productos comerciales
incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y
consumo domstico.
1.3. Caractersticas.Formas de determinar la polaridad de un LED
de insercinExisten tres formas principales de conocer la polaridad
de un led:1. La pata ms larga siempre va a ser elnodo2. En el lado
delctodo, la base del led tiene un borde plano3. Dentro del led, la
plaqueta indica elnodo. Se puede reconocer porque es ms pequea que
el yunque, que indica elctodo1.4. Funcionamiento.Cuando un led se
encuentra en polarizacin directa, los electrones pueden
recombinarse con loshuecosen el dispositivo, liberando energa en
forma defotones. Este efecto es llamado electroluminiscenciay
elcolorde la luz (correspondiente a la energa del fotn) se
determina a partir de la banda de energa del semiconductor. Por lo
general, el rea de un led es muy pequea (menor a 1mm2), y se pueden
usar componentes pticos integrados para formar su patrn de
radiacin.Luz producida por un semiconductor (Diodo) dentro de una
cpsula que acta como bombillo cuando la corriente pasa a travs de
las terminales.Necesita un mnimo voltaje de 3 VoltsColores: blanco,
azul, rojo, verde & mbarEl funcionamiento normal consiste en
que, en los materiales conductores, unelectrn, al pasar de labanda
de conduccina la devalencia, pierde energa; esta energa perdida se
manifiesta en forma de unfotndesprendido, con una amplitud, una
direccin y una fase aleatoria. El que esa energa prdida, cuando
pasa un electrn de la banda de conduccin a la de valencia, se
manifieste como un fotn desprendido o como otra forma de energa
(calor por ejemplo) depende principalmente del tipo de material
semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza
directamente, los huecosde la zona positiva se mueven hacia la zona
negativa y loselectronesse mueven de la zona negativa hacia la zona
positiva; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente
que circula por el diodo.
1.5.-Aplicacin de los LED
1.3. LosLDRLasLDR(Light Dependent Resistor, o Resistor
Dependiente de la Luz) son, como su nombre lo indica, resistencias
cuyovalor variade acuerdo al nivel de luz al que estn
expuestas.
Una fotorresistencia es un componente electrnico cuya
resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz
incidente. Puede tambin ser llamadofotorresistor, fotoconductor,
clula fotoelctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas
(LDR) se originan de su nombre en ingls light-dependent
resistor.
Un fotorresistor est hecho de un semiconductor de alta
resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta
frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del
semiconductor dando a los electrones la suficiente energa para
saltar la banda de conduccin. El electrn libre que resulta (y su
hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la
resistencia.
Si bien los valores que puede tomar una LDR en total oscuridad y
a plena luz puede variar un poco de un modelo a otro, en general
oscilan entre unos50 a 1000 ohmios(1K) cuando estn iluminadas (por
ejemplo, con luz solar) y valores comprendidos entre50K (50,000
Ohms)y varios megohmios (millones de ohms) cuando est a
oscuras.
Algo que debemos de tener en cuenta cuando diseamos circuitos
que usan LDR es que su valor (en Ohmios) no variara de forma
instantnea cuando se pase de estar expuesta a la luz a oscuridad, o
viceversa, y el tiempo que se dura este proceso no siempre es igual
si se pasa de oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro
(se dice que muestra inercia a las variaciones de la intensidad
luminosa). Igualmente, estos tiempos son cortos, generalmente del
orden de una dcima de segundo.
Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en algunas
aplicaciones, concretamente en aquellas que necesitan de mucha
exactitud en cuanto a tiempo para cambiar y a exactitud de los
valores de la fotorresistencia al estar en los mismos estados
anteriores. Pero hay muchas aplicaciones en las que una
fotorresistencia es muy til. En casos en que la exactitud de los
cambios no es importante como en los circuitos que veremos ms
adelante. A continuacion veremos un video donde explican ms sobre
las LDR.
1.3. Fotodiodos emisor receptor.
1.3.1. Fotodiodo. Diodo detector de luzElfotodiodose parece
mucho a undiodo semiconductorcomn, pero tiene una caracterstica que
lo hace muy especial: es un dispositivo que conduce una cantidad
decorrienteelctrica proporcional a la cantidad de luz que lo incide
(lo ilumina).Luzincidente
Sentido de lacorrientegeneradaEstacorrienteelctrica fluye en
sentido opuesto a la flecha del diodo y se llamacorrientede
fuga.
Elfotodiodose puede utilizar como dispositivodetectorde luz,
pues convierte la luz enelectricidady esta variacin
deelectricidades la que se utiliza para informar que hubo un cambio
en el nivel de iluminacin sobre elfotodiodo.
Figura. FotodiodoSi el fotodiodo quedara conectado, de manera
que por l circule lacorrienteen el sentido de la flecha (polarizado
en sentido directo), la luz que lo incide no tendra efecto sobre l
y se comportara como un diodo semiconductor normal.La mayora de
losfotodiodosvienen equipados con un lente que concentra la
cantidad de luz que lo incide, de manera que su reaccin a laluzsea
msevidente.A diferencia delLDR o fotorresistencia,
elfotodiodorespondea los cambios de oscuridad a iluminacin y
viceversa con mucha msvelocidad, y puede utilizarse en circuitos
con tiempo de respuesta ms pequeo.Si se combina unfotodiodocon
unatransistor bipolar, colocando elfotodiodoentre el colector y la
base del transistor (con el ctodo del diodo apuntado al colector
del transistor), se obtiene el circuito equivalente de
unfototransistor.1.3.2. Aplicaciones 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. Se usa en los lectores de CD,
recuperando la informacin grabada en el surco del Cd transformando
la luz del haz lser reflejada en el mismo en impulsos elctricos
para ser procesados por el sistema y obtener como resultado los
datos grabados. Usados en fibra ptica1.4. Diodo de potencia.
Diodos de potencia. Componente electrnico ampliamente utilizado
en la electrnica de potencia. A diferencia de los diodos de baja
potencia estos se caracterizan por ser capaces de soportar una alta
intensidad con una pequea cada de tensin en estado de conduccin y
en sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensin
negativa de nodo con una pequea intensidad de fugas.Uno de los
dispositivos ms importantes de los circuitos de potencia son los
diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones:
son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la
corriente en sentido contrario al de conduccin. El nico
procedimiento de control es invertir el voltaje entre nodo y
ctodo.Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de
conduccin, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con
una pequea cada de tensin. En sentido inverso, deben ser capaces de
soportar una fuerte tensin negativa de nodo con una pequea
intensidad de fugas.
El diodo responde a la ecuacin:
La curva caracterstica ser la que se puede ver en la parte
superior, donde:VRRM: tensin inversa mximaVD: tensin de codo.A
continuacin vamos a ir viendo las caractersticas ms importantes del
diodo, las cuales podemos agrupar de la siguiente forma:
Caractersticas estticas: Parmetros en bloqueo (polarizacin
inversa). Parmetros en conduccin. Modelo esttico. Caractersticas
dinmicas: Tiempo de recuperacin inverso (trr). Influencia del trren
la conmutacin. Tiempo de recuperacin directo. Potencias: Potencia
mxima disipable. Potencia media disipada. Potencia inversa de pico
repetitivo. Potencia inversa de pico no repetitivo. Caractersticas
trmicas. Proteccin contra sobreintensidades.
1.5. Fototransistor.
Fototransistor =Fotodiodo + TransistorUnfototransistores, en
esencia, lo mismo que untransistornormal, slo que puede trabajar de
2 maneras diferentes:
Figura. Transistor y smbolo
- Como untransistornormal con lacorrientede base (IB) (modo
comn)- Como fototransistor, cuando laluzque incide en
esteelementohace las veces de corrientede base. (IP) (modo de
iluminacin).Se pueden utilizar las dos en forma simultnea, aunque
elfototransistorse utiliza principalmente con la patita dela
basesin conectar. (IB= 0)Lacorrientede base total es igual
acorrientede base (modo comn) +corrientede base (por iluminacin):
IBT= IB+ IPSi se deseaaumentarlasensibilidaddelfototransistor,
debido a la baja iluminacin, se puedeincrementarlacorrientede base
(IB), con ayuda de polarizacin externaEl circuito equivalente de un
fototransistor, es untransistor comn con unfotodiodoconectado
entrela basey el colector, con el ctodo del fotodiodo conectado al
colector deltransistory el nodo ala base.Elfototransistores muy
utilizado paraaplicacionesdonde la deteccin de iluminacin es muy
importante.Como el fotodiodo, tiene un tiempo de respuesta muy
corto, solo que su entrega decorrienteelctrica es mucho mayor.En el
grfico se puede ver el circuito equivalente de unfototransistor. Se
observa que est compuesto por un fotodiodo y untransistor.
Lacorriente que entrega el fotodiodo (circula hacia la
basedeltransistor) se amplifica veces, y es lacorrienteque puede
entregar el fototransistor.Nota: es la ganancia
decorrientedelfototransistor.1.5.1. Aplicaciones
Su uso se restringe generalmente a aplicaciones ON-OFF, en que
su ganancia propia puede eliminar la necesidad de amplificacin
posterior. De hecho, el mayor mercado para el fototransistor es
para las aplicaciones de mayor velocidad donde es mejor
fotoconductores de una pieza y ms ganancia que un fotodiodo, con lo
cual se elimina la necesidad de una amplificacin posterior.
Algunos equipos donde podemos encontrarlos
Mouse Controles de iluminacin Lectores de cinta Lpices pticos
Control remoto
7. Simulaciones realizados en el laboratorio de electrnica.
Cuando el potencimetro esta en mnimo.
Cuando el potencimetro esta en mximo impide el paso de la
corriente y hace que los LED iluminen menos.
Medir los siguientes datos:
Medir los siguientes datos:
LEDrojo
LEDamarillo
LEDverde
5mA1.31V1.43V1.37V
10mA1.91V2.16V2.03V
15mA2.37V2.72V2.54V
2. utilizar un diodo blanco que ilumina dos colores a cambiar
los puertos.-cuando se presiona el sw1 en 1 se prende el LED
verde.
-cuando se presiona el sw1 en 2 se prende el LED rojo.
3. medicin de los voltaje del LDR con luz y sin luz
Voltaje con luz
Voltaje sin luz
