UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
ARAGÓN
Objetivo.
Que el alumno conozca e implement...
Introducción.
Los LEDs son diodos semiconductores capaces de generar luz cuando reciben polarización directa (cátodo
negat...
Es un transistor cuya unión base recibe luz y se comporta entonces como un fotodiodo. Proporciona una
corriente debida a l...
Tiempo de subida luminoso: 300µs
MRD701.
Descripción: unión npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo.
Voltaje del ...
5. Investigue y describa algunas aplicaciones de elementos optoelectrónicos.
Los diodos infrarrojos se emplean en mandos a...
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Previo 2 fotodiodo

previo de laboratorio de electronica industrial
Published on: Mar 4, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Previo 2 fotodiodo

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN Objetivo. Que el alumno conozca e implemente circuitos sensores o de acoplamiento mediante el uso de dispositivos optoelectrónicos. LABORATORIO ELECTRÓNICA INDUSTRIAL INGENIERÍA MECÁNICA GRUPO: 8464 PRACTICA No.: 2 PROF.: ING. MARTÍN HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ ALUMNO: DAVID RICARDO FERNÁNDEZ CANO VERONICO FECHA: 19/03/2015
  • 2. Introducción. Los LEDs son diodos semiconductores capaces de generar luz cuando reciben polarización directa (cátodo negativo y ánodo positivo). Esto sucede porque con la polarización directa se reduce el espesor de la zona agotada, en la unión pn y los portadores (positivos y negativos), se acercan a la juntura y al combinarse producen fotones de luz. Cuando el led es polarizado en inversa no produce energía radiante. El tipo de energía radiante que produce queda determinado por la sustancia semiconductora empleada; por ejemplo para el galium arsenide (GaAs) la luz emitida es la infrarroja, y para el galium arsenide phosphide (GaAsP), la luz emitida es roja. Al circular la corriente atraves del LED se dice que los electrones pasan de su estado de energía en equilibrio (banda de valencia), a un estado de energía superior (banda de conducción); esta transición de bandas genera energía en forma de calor y de fotones,la cual se produce en cantidades discretas llamadas cuantos. Un cambio cuántico de la banda de conducción a la banda de valencia se llama transición de la banda prohibida, y va acompañado de la liberación de un fotón. La longitud de onda de un fotón liberado por una transición de la banda prohibida (en nm), viene dada por la expresión: 𝜆 = 1240 𝜀 Donde 𝜀 =energía del fotón en electronvoltios. Por ejemplo para el LED de GaAs, produce fotones en la región del infrarrojo con una longitud de onda de aproximadamente de 900nm. El LED más usado es el de GaAsP, que requiere una tensión directa de aproximadamente de 1.6v. En cuanto al comportamiento de la tensión inversa pico, en la mayoría de los LEDs esta varía entre los 3 y 5v. Los daños que puedan provocarse debido a la tensión inversa se pueden evitar colocando un diodo rectificador de silicio en paralelo con el led. Cuando la alimentación se hace negativa, el diodo de Si se polariza en directa, limitando la tensión en el led a .6v. Los tamaños estándar para los encapsulados de diodos están dados por la designación T-X, donde la X indica el diámetro de la base en octavos de pulgada. La mayoría de los LEDs usan encapsulados de plástico, sin embargo este no se adapta bien a entornos adversos, como cambios de temperatura extremos, que pueden producir roturas en el plástico. El led sellado herméticamente puede adaptarse a fluctuaciones de temperatura severas y no permite la entrada de humedad. Otra cuestión a resaltar sobre el diseño de los encapsulados en el LED, es que convencionalmente la terminal del cátodo es más corta que la del ánodo. Entre las ventajas que tienen los LED están:  Tienen una larga esperanza de vida.  Requieren corrientes y tensiones relativamente bajas del circuito.  Disipan menos el calor, lo que permite montarlos cerca de componentes sensibles al calor. El tipo de energía radiante que produce queda determinado por la sustancia semiconductora empleada; por ejemplo para el galium arsenide (GaAs) la luz emitida es la infrarroja, y para el galium arsenide phosphide (GaAsP), la luz emitida es roja. Al aumentar la corriente en el dispositivo aumenta la intensidad luminosa siguiendo una ley casi lineal: 𝐻 = 𝐼0 + 𝑘𝐼 Donde 𝐻es la intensidad luminosa relativa, 𝐼0 es la corriente inicial, 𝑘 es una constante de proporcionalidad; e 𝐼 es la corriente en sentido directo que atraviesa el dispositivo. Estos dispositivos son seriamente afectados por la temperatura, al aumentar esta la intensidad luminosa disminuye de la forma: 𝐻 = 𝐻0 𝑒−( 𝑇−25)/𝛿 Donde 𝐻0es medida a 𝑇 = 25°𝐶. Es decir, la eficiencia de un LED a 25°C es del 10% por lo que es necesario llevar los dispositivos a temperaturas muy bajas para que su eficiencia aumente. Esto hace que los LED sean más sensibles al calor que los indicadores de neón o de filamento convencionales. Trabajo de casa. 1. Defina que es un switch óptico y un fototransistor.
  • 3. Es un transistor cuya unión base recibe luz y se comporta entonces como un fotodiodo. Proporciona una corriente debida a la iluminación mayor que la correspondiente al fotodiodo equivalente. Un switch óptico son dispositivos sensibles a la ausencia o presencia de luz. Sirve para transmitir es una determinada dirección seleccionada, una serie de ondas proyectada sobre él. 2. Investigue sobre las diferentes configuraciones de los optoacopladores existentes y dibuje sus diagramas internos. Un fotoacoplador u optoaislador, es un dispositivo que funciona como un interruptor excitado mediante la luz, que emite el diodo, y entonces ilumine al fototransistor y este conduzca energía eléctrica amplificada. Está compuesto básicamente de un led y un fototransistor. Las características más usadas por los diseñadores son las siguientes: Aislamiento de alto voltaje. Este es obtenido por un separador físico entre el emisor y el sensor, estos dispositivos pueden resistir diferencias de potencial de hasta 1000v. Aislamiento de ruido. El ruido eléctrico en señales digitales recibidas en la entrada del opto acoplador es aislado desde la salida por el acople medio. Ganancia de corriente. Esta en gran medida determinada por los sensores npn y por el tipo de transmisión media usado. Tamaño. Las dimensiones de estos dispositivos permiten ser usados en tarjetas impresas estándares. 3. Para los siguientes dispositivos electrónicos investigue las características dadas por el fabricante. MRD300, MRD500, H21A1, 4N28 y MOC3011; con respecto a los siguientes parámetros: MRD360. Descripción: unión npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo. Voltaje del colector a base: 25v Corriente máxima en el colector:250mA Corriente máxima a 25°C: 100nA; (𝑉𝐸𝐶 = 10𝑣) Potencia de disipación máxima a 25°C: 300mW
  • 4. Tiempo de subida luminoso: 300µs MRD701. Descripción: unión npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo. Voltaje del colector a base: 30v Corriente máxima en el colector:100mA Corriente máxima a 25°C: 100nA; (𝑉𝐸𝐶 = 10𝑣) Potencia de disipación máxima a 25°C: 150mW H21A1. Configuración de salida:transistor npn. Potencia de disipación total:250mW Corriente directa máx.: 690mA Voltaje en inreverso máx.: 6v Colectorde emisión de voltaje: 6v Colectorde corriente: 100mA 4N28. Configuración de salida:transistor npn. Voltaje de sobretensión:75000v Potencia total:250mW Porcentaje de corriente directa transferida: 20% Corriente directa máx.: 80mA Voltaje en inverso máx.: 3v Voltaje del colector a base: 70v Voltaje del colector al emisor: 30v Corriente en el colector: 3.5mA MOC3011. Configuración de salida:TRIAC. Voltaje de sobretensión: 75000v Potencia:330mW Corriente directa máx.: 50mA Voltaje en inverso máx.: 3v Voltaje DRM: 250v Corriente total RMS: 100mA Corriente de congelamiento:.1mA 4. Dentro de la optoelectrónica se encuentran las fibras ópticas,mencione ¿qué son y cuál es su aplicación? Es un conductor de ondas en forma de filamento, generalmente de vidrio o de materiales plásticos, que tiene la capacidad de dirigir la luz a lo largo de su longitud usando la reflexión total interna. Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de Si y Ge) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor (revestimiento). Las fibras son ampliamente utilizadasen telecomunicaciones,ya que permiten enviar gran cantidad de datos a gran velocidad, mayor que las comunicaciones de radio y cable. También se utilizan para redes locales. Son el medio de transmisión inmune a las interferencias por excelencia. Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros. Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sonar. Se ha desarrollado sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la industria de petróleo así como en las marinas de guerra de algunos países. Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.
  • 5. 5. Investigue y describa algunas aplicaciones de elementos optoelectrónicos. Los diodos infrarrojos se emplean en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. Y en general para aplicacionesde control remoto, así como en dispositivos detectores, por ejemplo en una cámara de seguridad con leds infrarrojos. Las aplicaciones de los diodos laser son muy diversas y cubren desde el corte de materiales con haces de gran energía hasta la transmisión de datos por fibra óptica. En cuanto a las aplicaciones de las fotoceldas industrialmente caen dentro de dos categorías: 1.- Detección de la presencia de un objeto opaco. 2.- Detección del grado de translucides (capacidad de pasar luz) o el grado de luminiscencia (capacidad de generar luz) de un liquido o un sólido. Bibliografía.  James Humphries, Leslie Sheets.Electrónica industrial dispositivo,equipos y sistemas para procesos y comunicaciones industriales. Editorial paraninfo.  Ángel Zetina. Electrónica del estado sólido dispositivos y circuitos. Compañía editorial continental.  Margarita García Burciaga de Cepeda, Arturo Cepeda Salinas. Dispositivos electrónicos (tomo II). Instituto Politécnico Nacional.