Espectro eletromagnético O Espectro Eletromagnético Freqüência Hertz (Hz) Comprimento de Onda metros (m) Energia Fóton elétron volt (eV)
Energia Fóton Joule (J) Raios gama Raios X Ultravioleta Luz Infravermelho Microondas Freqüência de Rádio Abrev. de Unidade: THz = terahertz GHz = gigahertz MHz = megahertz kHz = kilohertz Ä = Ängstrom nm = nanômetro µ = micron cm = centímetro km = quilômetro
MeV = Mega (ou Milhões) elétron Volts keV = kilo-elétron Volts
inserir comprimentos de onda de azul para vermelho. 6.071 Optoeletrônica
Espectro eletromagnético [figura] 1) Raio gama 2) Raio X 3) Visível 4) Rádio
5) Escala de Energia ou Temperatura 6) Alta Freqüência
Comprimento de onda curto 7) Baixa Freqüência
Comprimento de onda longo
E = hv = kTc E – Energia k – constante de Plank v – freqüência k – constante de Boltzman Tc – temperatura equivalente ºK 6.071 Optoeletrônica
Diodos emissores de luz (LEDs) [figura]
1) cátodo 2) ânodo
Quando os elétrons e as lacunas se combinam na região de depleção, a energia em excesso é abandonada na forma de um fóton. Essa energia é característica dos materiais a partir dos quais a junção é construída e, conseqüentemente, o fóton sempre tem o mesmo comprimento de onda. Para emitir fótons, a junção deve ter polarização direta, e o comprimento de onda normalmente é vermelho, verde, amarelo ou no infravermelho.
[figura]
O LED repousa sobre um refletor e é coberto por um difusor plástico. 6.071 Optoeletrônica
Diodos emissores de luz (LEDs) [figura]
1) LED simples, vermelho, verde, amarelo, laranja ou infravermelho.
2) LED piscante, pisca 1-6 vezes por segundo. Pode ser usado como um oscilador trivial. 3) cátodo comum
4) Forma simples de criar números e caracteres. Para números, obtidos com 74HC4511. 5) LED tricolor, verde em uma direção, vermelho na outra.
Especificações de LED ângulo de visualiza ção intensida de queda de tensão direta ruptura reversa corrente CC máxima potência máxima
LED tipo grau cor MCD V V mA mW
NTE3000 indicador 80 vermelho 1,4 1,65 5 40 80
NTE3010 indicador 90 verde 1 2,2 5 35 105
NTE3026 estado triplo
50 vermelho /verde
1,5/0,5 1,65/2,2 70/35 200
NTE3130 piscante 30 amarelo 3 5,25 0,4 20
NTE3017 infraverm
elho
1,28 6 100 175
Observe que a queda de tensão direta não é a de 06 V que associamos com um diodo de silício, e que a tensão de ruptura reversa é bastante pequena.
Operação do LED [figura]
1) INTENSIDADE LUMINOSA RELATIVA (NORMALIZADA A 20 mA) 2) IF = CORRENTE DIRETA (mA)
3) VERMELHO
4) VF = TENSÃO DIRETA (V)
Gráfico produzido com MathematicaTM 6.071 Optoeletrônica
Manual do LED [figura]
Manual do LED 2 [figura]
Algumas aplicações de LED [figura]
1) sensor de nível de tensão 2) sonda lógica
3) Vent
4) O LED acende quando a tensão de ruptura do zener é ultrapassada. A fonte deve fornecer a corrente para o LED.
5) Uma lógica alta liga o par de Darlington e o LED. Essa é uma medição de impedância alta. 6.071 Optoeletrônica
Indicador de polaridade de estado triplo [figura]
1) Vent
Um diodo de estado triplo indica a direção do fluxo de corrente CC, ou se a corrente é CA. O diodo protege contra ruptura de tensão reversa, e os resistores protegem o diodo de estado triplo contra ruptura de tensão.
corrente positiva vermelho corrente negativa verde corrente CA amarelo 6.071 Optoeletrônica
Fotoresistores [figura]
insere figuras e diagramas de manuais. [figura]
1) banda de condução 2) banda de energia 3) banda de valência
Um fotodiodo é um resistor controlado por luz que opera de forma bastante semelhante à de um termistor. Em um semicondutor intrínseco, os fótons podem promover um elétron para a banda de condução, deixando uma lacuna na banda de valência. Esse aumento nos transportes leva a uma redução na resistência. Os fotoresistores são não-lineares, lentos (~100ms), porém baratos. 6.071 Optoeletrônica
Especificações do Fotoresistor [figura]
1) Resposta Relativa 2) Freqüência
3) Iluminação Relativa
material banda de energia (eV) comprimento de onda (Ä) CdS 2,42 5130 CdSe 1,73 7176 PbS 0,37 33664 PdTe 0,29 42811 PdSe 0,27 45982
Gráfico produzido com MathematicaTM 6.071 Optoeletrônica
Aplicações de Fotoresistor
Dois circuitos simples para comutar um relé pela ação de um fotoresistor. Qual dos dois acende no escuro?
[figura]
1) acende no escuro 2) acende no claro 6.071 Optoeletrônica
Fotodiodos [figura] 1) aditivado por p 2) zona de depleção 3) aditivado por n 4) campo elétrico 5) corrente do diodo 6) tensão do diodo
Quando um fóton de energia suficiente atinge o semicondutor, cria-se um par elétron/lacuna. Os portadores minoritários então difunde para a junção e o campo elétrico é criado. Esse campo elétrico através da zona de depleção é equivalente a uma tensão negativa através do diodo não-polarizado. O gráfico à esquerda mostra o desvio negativo aumentado como uma função do aumento na intensidade da luz.
Gráfico produzido com MathematicaTM 6.071 Optoeletrônica
Características de fotodiodos
A sensibilidade de fotodiodos é definida como [x], onde P é a potência de fóton incidente por área unitária. Normalmente, S~2 µA/mW/cm2
.
O pico do silício ocorre a 900 nm no infravermelho, e a sensibilidade a 600 nm é reduzida em ~60%.
Os diodos são mais rápidos que os fotoresistores, e uma polarização reversa acelera a difusão dos portadores minoritários e, dessa forma, o tempo de resposta (~1µs).
[figura] 1) Idiodo
2) Vsaída
3) RIdiodo
Entre no site do fabricante para obter uma manual dos produtos. Favor seguir estas etapas: 1. Vá para o site de Fairchild Semiconductor: http://www.fairchildsemi.com/
2. Veja as condições de uso do site, visitando o link “Site Terms and Conditions” da página inicial, ou entrando neste link:
http://www.fairchildsemi.com/legal/index.html 3. Volte à página inicial.
4. Na caixa de busca, digite o número do produto QSE773, selecione “Product Folders and Datasheets” e clique em “go”. Você procura a manual para Fotodiodo de Pino de Silício Plástico (Plastic Silicon Pin Photodiode).
5. Várias opções serão apresentadas a você (por exemplo, download PDF ou email). Selecione o meio pelo qual você gostaria de receber a manual.
Fototransistores, [figura]
1) emissor 2) coletor
Um fototransistor pode ser um transistor bipolar npn com uma grande base que não possui terminal. Quando os fótons atingem a base, eles criam pares de elétrons/lacunas, os elétrons são atraídos para o coletor e as lacunas são preenchidas com elétrons do emissor. Assim, há uma corrente do coletor para o emissor.
A corrente “no escuro” é normalmente 0,1µA com uma corrente “na luz” de ~1mA. 6.071 Optoeletrônica
Entre no site do fabricante para obter um manual dos produtos. Favor seguir estas etapas: 1. Vá para o site de Fairchild Semiconductor: http://www.fairchildsemi.com/
2. Veja as condições de uso do site, visitando o link “Site Terms and Conditions” da página inicial, ou entrando neste link:
http://www.fairchildsemi.com/legal/index.html 3. Volte à página inicial.
4. Na caixa de busca, digite o número do produto BPW36 ou BPW37, selecione “Product Folders and Datasheets” e clique em “go”. Você procura o manual para Fototransistor de Silício Hermético (Hermetic Silicon Phototransistor).
5. Várias opções serão apresentadas a você (por exemplo, download PDF ou email). Selecione o meio pelo qual você gostaria de receber o manual.
Uso de Fototransistores [figura]
1) receptor óptico 2) tacômetro
6.071 Optoeletrônica
A luz atingindo o fototransistor modula a base do transistor bipolar. O capacitor bloqueia corrente de campo óptico CC.
Depois que cada rotação na fenda do disco permite que a luz atinja o fototransistor, ele provoca um curto-circuito no resistor de saída. A saída é contada por um período fixo de tempo para determinar a freqüência de rotação
Optoisoladores [figura]
Os optoisoladores podem ser usados para fornecer isolamento entre componentes, evitar problemas de retorno pela ”massa”, controlar flutuação eletrônica e proporcionar mudanças no nível CC.
Optoisoladores [figura]
1) Vsaída
Qual atua como um inversor? 6.071 Optoeletrônica
