Fotónica
Aplicada a la Informática (FAI)
Tema 8: Dispositivos
optoelectrónicos
PROYECTO DOCENTE
Objetivos
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Entender el
funcionamiento de los diferentes componentes englobados dentro de la
categoría de dispositivos optoelectrónicos:
fotorresistencias, fotodiodos, fototransistores y optoacopladores.
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Conocer algunos
detalles sobre su fabricación, y materiales empleados.
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Conocer las
características técnicas fundamentales de estos
elementos, y entender su significado.
Contenidos
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fotorresistencias (LDR).
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Relación
resistencia-iluminación.
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Ruidos: Flicker, Johnson y
generación-recombinación.
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Construcción de LDRs.
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Fotodiodos.
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Fototransistores.
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Optoacopladores.
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Funcionamiento de los
optoacopladores.
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Tipos de optoacopladores.
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Características.
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Aplicaciones.
Desarrollo
Partiendo de los conocimientos que los
alumnos tienen de la física de semiconductores, que se explica
en la asignatura de Fundamentos Físicos de la
Informática,
se describe la influencia de la iluminación en el número
de portadores de carga. Se introduce así el funcionamiento de
las fotorresistencias, fotodiodos y fototransistores. Para el caso de
las fotorresistencias, se deduce la ecuación que relaciona la
resistencia con la iluminación del material. Se describe los
tipos de ruidos que afectan a los detectores fotoconductivos. Se
describe los materiales, y principales técnicas para la
fabricación de fotorresistencias, fotodiodos y
fototransistores.
Se describe las diferentes partes que
componen un optoacoplador, explicando su funcionamiento. Se comenta
los diferentes tipos de optoacopladores. Se explica las principales
características técnicas que caracterizan un
optoacoplador.
Se describe algunas aplicaciones de las
fotorresistencias y optoacopladores.
Fotorresistencias: La
célula fotorresistiva o LDR es una resistencia cuyo valor
varía con la intensidad de radiación luminosa incidente,
y consiste en una capa delgada de selenio, germanio, sulfuro de plomo,
sulfuro de cadmio, antimonio, indio y algunos otros metales o
compuestos metálicos, dispuesta sobre un substrato
cerámico o plástico.
Fototransistores: Son
componentes optoelectrónicos con la misma estructura que los
transistores bipolares o unipolares clásicos, en los que la
unión colector-base puede ser iluminada por una radiación
incidente.
Fotodiodos: son diodos
sensibles a la luz. Generan un voltaje de corriente continua
proporcional a la cantidad de luz que incide sobre su superficie, es
decir, son diodos de unión PN cuyas características
eléctricas dependen de la cantidad de luz que incide sobre la
unión. Se utilizan como medidores y sensores de luz y en
receptores ópticos de comunicaciones.
Optoacoplador: Los
optoacopladores son dispositivos optoelectrónicos que permiten
la transmisión de señales eléctricas manteniendo
dos zonas del circuito aisladas eléctricamente. Esto se consigue
mediante una transformación de la señal eléctrica
entrante en señal luminosa y su posterior conversión en
señal eléctrica. Así se consigue una zona de
aislamiento eléctrico casi total entre el circuito de entrada y
el de salida. Su frecuencia de trabajo se sitúa en el rango de
Mhz, la resistencia de aislamiento es del orden de centenares de
millones de megaohmios, la capacidad interna oscila entre 0.3 y 2 pF y
la tensión de aislamiento varía de 500 a varios miles de
voltios.
