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TEMA 3. DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
Ó
Y OPTOELECTRÓNICOS
3.1. Diodos semiconductores
3.2. Transistor bipolar
3.3. Transistor MOSFET
3.4. Diodos emisores de luz y diodos láser
3.5. Dispositivos fotodetectores
3.1. Diodos semiconductores:
Unión PN
V
I
 Conceptos generales
Es el dispositivo más sencillo y básico.
Consiste en un semiconductor con dos
zonas de distinta impurificación:
V
I
P
N
- Un lado dopado con impurezas aceptadoras (Tipo P).
- El otro con impurezas donadoras (Tipo N).
Tiene dos terminales externos (metales) para aplicar tensiones (diferencia de
tensión V entre el lado P y el N)) y que
q fluya
y la corriente I ((del lado P al N).
)
Si la tensión aplicada entre terminales V=0  La unión está en equilibrio
Si la tensión aplicada entre terminales es diferente de cero  Diodo polarizado
Si la tensión V>0  Polarización directa (I >0)
Si la tensión V<0  Polarización inversa (I <0)
 Unión PN en equilibrio
P
N
En el SC tipo P existen muchos huecos y
pocos electrones, y en el SC tipo N hay
muchos
h electrones
l t
y pocos h
huecos.
– A temperatura ambiente, los huecos de
la zona P pasan por difusión hacia la
zona N y los electrones de la zona N
pasan a la zona P.
300 K
Idp
Iap
Ian
Idn
V

0E
– La difusión deja el lado P cargado
negativamente y el lado N cargado
positivamente (en torno a la unión).
– Debido a estas zonas cargadas aparece
un campo eléctrico que origina
corrientes de arrastre que compensan
las de difusión  Dando lugar a
corriente total nula.
– En equilibrio  I = In + Ip =0
Xp
Xn
pp0  NA
nn0  ND
np0
pn0
Xp
Xn
Perfil de las concentraciones de portadores de carga
 Unión PN polarizada
N
P
Difusión
de huecos
Carga
neta
Equilibrio: difusión = arrastre  I = 0
Difusión de
electrones
Directa: VPN > 0: disminuye el campo de equilibrio
difusión > arrastre  I  que crece con V
E
Arrastre
de electrones
Arrastre
de huecos
Inversa: VPN < 0: aumenta el campo de equilibrio
p
de V
difusión < arrastre  I  independiente
x
En polarización Directa:
– El potencial externo aplicado se opone al campo
eléctrico que limita la difusión  Disminuye el efecto
del arrastre y favorece la difusión de portadores
portadores.
I
V>0
• Electrones del lado N al P
• Huecos del lado P al N
• El resultado es una corriente neta elevada
originada por el movimiento de los portadores
mayoritarios hacia donde son minoritarios, que
aumenta con la tensión aplicada
En polarización Inversa:
– El potencial externo refuerza el campo eléctrico de
arrastre. Las componentes
p
de difusión son
prácticamente nulas. Dominan las componentes de
arrastre (trasladan los minoritarios al otro lado):
• Electrones del lado P al N
• Huecos
H
d
dell llado
d N all P
• Son corrientes muy pequeñas, que pueden
considerarse despreciables e independientes de la
tensión aplicada
P
N
P
N
V<0
x
I0
 Característica I-V del diodo ideal
Se puede encontrar que la relación entre la corriente I que circula por la unión PN y
la tensión externa V que se aplica es del tipo:
VT 

I  I0  e

V
VT


 1  I 0  e


eV
KB T

 1

k BT
e
VT(300 K) = 25.85 mV
kB (cte de Boltzmann) = 1.38·10-23 JK-1
VT : denominado potencial térmico
I0: Corriente inversa de saturación (pocos nA)
I
– En polarización directa: V>0  podemos
admitir que la exponencial es mucho mayor que 1
– En polarización inversa: V<0  podemos
despreciar
d
i la
l exponencial
i l frente
f t all 1
I   I0
I0
V
Inversa
Directa
Característica I-V del diodo ideal
 Característica I-V del diodo real
La característica I-V de un diodo real es
ligeramente diferente:
-
-
En directa existe un voltaje umbral, V , que es
l polarización
la
l i
ió mínima
í i
que h
hay que aplicar
li
para
que la unión conduzca  Característica
desplazada hacia la derecha.
Para polarizaciones muy elevadas en inversa
(próximas a –VR, tensión de ruptura, de
decenas de V) la corriente se hace muy
elevada.
Ruptura de la unión
Potencia disipada muy elevada (riesgo de que
ell di
dispositivo
iti se queme))
I
V
VR
Inversa
Directa
V
Característica I-V del diodo real
 Modelos para la característica I-V del diodo
VD  0  R   (VD cualquiera, con I D  0)
VD  V  R   (VD cualquiera, con I D  0)
VD  0  r  0
VD  V  r  0
( I D cualquiera, con VD  0)
I
I
( I D cualquiera, con VD  V )
V +
Ideal
-
VD
V
Tensión umbral
V
VD  0  R   (VD cualquiera, con I D  0)
VD  V  R   (VD cualquiera, con I D  0)
VD  0  rd
VD  V  rd
( I D  VD / rd )
I
I
I
rd
Resistencia directa
V
D
 (VD  V ) / rd  VD  V  I D rd 
rd
V
+
VD
-
Tensión umbral y
resistencia directa
V
 Diodo Zener
Si la tensión de polarización inversa VR a
la que se produce el fenómeno de ruptura
es pequeña (en módulo)  hablamos del
diodo Zener.
El diodo Zener puede trabajar en la
región de ruptura: para una tensión
inversa dada, llamada tensión Zener, VZ,
ésta se mantiene constante aunque la
corriente varíe.
I
Tensión
Zener
Vz
V
Se utiliza como elemento protector o
como referencia de tensiones
En polarización directa funciona como un
diodo normal.
Su símbolo circuital:
Figura extraída de www.FFI-UPV.es
3.2. Transistor bipolar
 Conceptos básicos
Semiconductor con tres regiones dopadas alternativamente
alternativamente, en cada una de
las cuales se establece un contacto metálico. Existen dos tipos:
E
I > 0 si entra
I < 0 si sale
I E  IC  I B  0
VBE  VB  VE
C
P
N
P
Emisor
Base
Colector
N
P
Emisor
Base
C
N
Colector
B
B
E
E
C
IE
E
C
IC
IB
B
B
VCE  VC  VE
Idea de funcionamiento: controlar la corriente de colector (emisor)
mediante una pequeña corriente de base
 Regiones de funcionamiento
Región activa directa: unión BE en directa
directa, unión CB en inversa
Región de corte: ambas uniones en inversa
Región de saturación: ambas uniones en directa
Región activa directa
PNP
NPN
IC <0
-
P
C
IB <0
B
VBE<0
E
+
+
N
P
IE >0
I C   F I B  (1   F ) I C 0   F I B
Indica que la corriente de colector
es proporcional a la de base
N
C
IB >0
VCE<0
-
IC >0
B
VCE>0
+
VBE>0
E
-
IE <0
P
N
F : factor de ganancia en corriente
F : 150-200
50 00 en
e transistores
t a s sto es co
comerciales
e c a es
IC ( mA)
Características de salida

IB = 80 µ
µA
Transistor NPN

 Región de saturación
IB = 60 µA
 Región activa
 Región de corte
IB = 40 µA
IB = 20 µA

I C  (1   F ) I C 0
IB = 0 µA
Figura extraída de
www.FFI-UPV.es
VCE (V)
Región de saturación:
Uniones emisora y colectora en directa (VBE > 0, VCB < 0) VCE  0
IC la determina el circuito en que esté el transistor
 F I B  I C max
Región de corte:
Uniones emisora y colectora en inversa (VBE < 0,
0 VCB > 0)
VCE la determina el circuito en que esté el transistor
IC  0
I C  I C max
 Punto de operación estacionario del BJT en un circuito
Cuando un transistor opera dentro de un circuito se ha de establecer su punto de
operación  Se dice que el transistor se polariza
El conjunto de fuentes de tensión y resistencias utilizadas para fijar el punto de operación
se denomina RED DE POLARIZACIÓN
Para determinar el punto de operación (IC, IB, VCE, VBE), se deben cumplir:
–
–
Las características de salida del transistor
Las ecuaciones de las mallas del circuito en que se encuentre
VBE  0,7 V
= 100
RC =1
1 kk
VBB= VBE + IB RB
IB 
RB=16 k
VBB  VBE 2  0,7

 81,25 A
16000
RB
IC
Ic = IB = 8,125 mA
VBB = 2 V
IB
VBE
VCE
VCC=10
10 V
VCC=V
VCE+ IC RC
Línea de carga
VCE = VCC - IC RC =
10 - 8,125 = 1,875 V
Figura extraída de www.FFI-UPV.es
IC(mA)
Transistor npn
p
IB=70A
12.5
VCC=10V
IB=60A
IB=50A
10.0
7.5
RC=1K
R1=475K
IB=40A
C
IB=30A
50
5.0
0
B
IB=20A
IB
IB=10A
2.5
5
10
15
20
IC
E
VBE  0,5 V
VCE(V)
Recta de carga
VCC  RC I C  VCE
10V  1( K ) I C (mA)  VCE (V )
Corriente de base
VCC  R1I B  VBE
V  VBE
I B  CC
 20 A
R1
VCC

 10 mA
VCE  0  I C 
RC
Cortes con los ejes: 
 I  0  V  V  10 V
CE
CC
 C
IC(mA)
IB=70A
12.5
IB=60A
IB=50A
10.0
IB=40A
7.5
IB=30A
5.0
IC
2.5
0
IB=20A
Punto de operación
estacionario
5
10
I B  20 A
I C  3.40mA
VCE  6.6V
VBE  0.5V
IB=10A
15
20
F 
IC
 170
IB
VCE(V)
 Circuito equivalente de pequeña señal y baja frecuencia
Operación típica del transistor:
I C (t )  I C 0  ic (t ); I B (t )  I B 0  ib (t )
VCE (t )  VCE 0  vce (t ); VBE (t )  VBE 0  vbe (t )
El circuito equivalente establece relaciones entre las corrientes y tensiones variables en el
tiempo (ic , ib , vce , vbe) superpuestas al punto de operación estacionario (IC0 , IB0 , VCE0 , VBE0)
B
ic C
ib
Pequeña señal: relaciones lineales
vbe
hie
hfeib
vce
hie ó r impedancia
p
de entrada ~ 200-400 
hfe ó F ganancia en corriente ~ 150-200
E
vbe  hieib ; ic  h feib
B
vbe
Dependen del punto de operación estacionario
ic C
ib
r
Fib
E
vce
vbe  rib ; ic   F ib
sólo válido en la región activa
(comportamiento lineal)
BJT en aplicaciones analógicas: Amplificador
Cuando usemos el BJT en un circuito como amplificador sustituiremos su
símbolo por el circuito equivalente y analizaremos el circuito resultante
VCC
Circuito equivalente de pequeña señal:
I C (t )
RC
RB
C
vi (t )
RB B
vi (t )
VBB
I B (t )
VCE (t )
VBE (t )
E
B
vbe
ib
RC
C
+
ic

 F  ib
rπ

E
 vce
r y F (ganancia) son los parámetros del circuito
Figura extraída de Microelectronic Circuits, Sedra/Smith, Ed. Oxford University Press
3.3. Transistor MOSFET
(transistor de efecto de campo metal
metal-óxido-semiconductor)
óxido semiconductor)
 Conceptos básicos
Unión metal-óxido-semiconductor (MOS)
IG  0
VG
Según la tensión VG:
Metal
Oxido (aislante)
Acumulación: mismo tipo de portadores que el sc
Vaciamiento: sin portadores libres
Inversión: portadores del tipo contrario a los del sc
Semiconductor
La conductividad del semiconductor debajo del óxido es modulada por la tensión de puerta VG
Tipos de MOSFET
S
G
D
Metal
S
G
D
Óxido
n+
p
n+
S i
Semiconductor
d t
p+
n
p+
Metal
Canal N
(sustrato P)
Figura extraída de www.FFI-UPV.es
Canal P
(sustrato N)
Formado
F
d por:
- Una placa de metal y un semiconductor separados por una zona de óxido del
semiconductor (por ejemplo SiO2), que actúa como aislante.
- Dos
D regiones
i
muy d
dopadas
d d
de titipo contrario
t i all semiconductor
i
d t que fforma ell substrato.
b t t
- Electrodos:
- Puerta (G, Gate), que se conecta a la placa metálica. La corriente en la puerta es nula
- Fuente (S,
(S Source) y drenador (D,
(D Drain),
Drain) ambos simétricos
simétricos, conectados a las zonas muy dopadas
- A veces existe un cuarto electrodo de sustrato (B, suBstrate) en el metal inferior
Idea de funcionamiento: controlar la corriente que fluye entre fuente y drenador
mediante la tensión aplicada a la puerta
(para que haya corriente entre fuente y drenador ha de haber capa de inversión bajo el óxido)
 Tensiones y corrientes
MOSFET canal N (sustrato P)
Puerta o rejilla
S
G
D
SiO2
N+
+
N
Fuente
Drenador
E
Sustrato
Si tipo P
I G  0 VBS  0
VDS  0
ID  0
B
MOSFET canal P (sustrato N)
Puerta o rejilla
S
G
D
SiO2
P
P+
+
Fuente
Drenador
E
Sustrato
Si tipo N
B
IG  0
VDS  0
ID  0
VBS  0
Características de salida
ID(mA)
25
No
Saturación
S
Saturación
ió
VGS=1V
20
VGS=0.5V
15
VGS=0.25V
10
VGS=0V
5
VGS=-0.25V
VGS=-0.5V
0
2
4
6
En saturación:
I D  cte, dependiente de VGS
8
VDS(V)
Tensión umbral
VT: tensión de puerta a partir de la cual hay capa de inversión (el transistor conduce)
Canal N: conducen para VGS  VT
Canal P: conducen para VGS  VT
Ejemplo: canal N
Característica de transferencia
Existe un potencial de puerta mínimo que
debe superarse para que la corriente de
drenador sea distinta de cero:
–
Por debajo del valor umbral (VGS<VT) no hay
electrones en el canal  no hay conducción
 no hay corriente. ID=0.
–
Para valores de VGS>VT aparece la capa de
inversión (electrones)  es posible la
conducción entre fuente y drenador
VT : valor para el que comienza a haber una
corriente de drenador no nula
 Clasificación de MOSFETS y símbolos circuitales
VGS  0
Condición
para conducción
N h
No
hay capa d
de iinversión
ió ((ID=0
0 aunque se aplique
li
VDS≠0)
0)  MOSFET d
de realce
l
Hay capa de inversión (hay ID al aplicar VDS≠0)  MOSFET de vaciamiento
Tipo
Canal N
Enriquecimiento
Norm. OFF
Realce
D
G
+
ID
D
B
G
S
G
B
+
D
D
V GS
S
S
D
G
B
S
+
VD S
-
VT
ID
D
ID
VDS
-
-
V G S =0
G
S
-
+
V GS
-
ID
VT  0
+
V GS
ID
VT  0
+
VG S
V GS  V T
Canal P
Empobrecimiento
Norm. ON
Vaciamiento
-
G
B
+
ID
S
S
G
VT
V G S =0
G
V DS
Canal P
Enriquecimiento
Norm. OFF
R l
Realce
-
+
ID
D
D
VT  0
V GS
S
V DS
Potencial
umbral
ID
VG S
V GS  V T
Canal N
Empobrecimiento
Norm. ON
Vaciamiento
Características de
transferencia
Características
de salida
Símbolos
VT  0
 Comparación características de salida BJT / MOSFET
En la forma las características de los MOSFETs son análogas a las de los BJTs.
– Eje y
– Eje x
• BJT: tensión entre emisor y colector (V
( CE)
• MOSFET: tensión entre fuente y drenador (VDS)
• BJT: corriente de colector ((IC)
• MOSFET: corriente de drenador (ID)
Sin embargo, la diferencia está en el tercer terminal o terminal de control:
–
–
BJT: controla la corriente de base IB
MOSFET: controla la tensión de puerta VGS
MOSFET
IC ( m
mA)
BJT

IB = 80 µA

IB = 60 µA
IB = 40 µA
IB = 20 µA

IB = 0 µA
VCE (V)
Figura extraída de www.FFI-UPV.es
 Punto de operación estacionario del MOSFET en un circuito
Igual que ocurre con el BJT, debemos polarizar el MOSFET para tener entre sus terminales
unas diferencias de potencial y unas corrientes determinadas
Para determinar el punto de operación (ID, VGS, VDS), se deben cumplir:
– Las características de salida
– Las ecuaciones de las mallas del circuito en que se encuentre
VDD 8V
ID(mA)
25
RD=400
ID
R2=
62K
D
G
S
No
Saturación
Saturación
VGS=1V
20
0 5V
VGS=0.5V
15
VGS=0.25V
10
VGS=0V
5
VGS=-0.25V
R1=
2K
VGS=-0.5V
0
VG  VGS 
8V
R1  0.25V
R1  R2
I D  11.5mA
4
6
tensión de puerta (divisor de tensión)
8V  RD I D  VDS  0.4( K ) I D (mA)  VDS (V )
VDS  3.4V
2
recta de carga
8
VDS(V)
V

VDS  0  I D  DD  20 mA

Cortes con los ejes: 
RD
I  0  V  V  8 V
DS
DD
 D
 Circuito equivalente de pequeña señal y baja frecuencia
Operación típica del transistor:
I D (t )  I D 0  id (t )
VDS (t )  VDS 0  vds (t ); VGS (t )  VGS 0  v gs (t )
El circuito equivalente establece relaciones entre las corrientes y tensiones variables en el
tiempo (id , vds , vgs) superpuestas al punto de operación estacionario (ID0 , VDS0 , VGS0)
ig
id
G
vgs
D
vds
gmvgs
sólo válido
en la región de saturación
((comportamiento
p
lineal))
S
id  g m v gs
ig  0
gm  transconductancia
Depende del punto de operación estacionario
MOSFET en aplicaciones analógicas: Amplificador
Cuando usemos el MOSFET en un circuito como amplificador sustituiremos
su símbolo por el circuito equivalente y analizaremos el circuito resultante
I D (t )
D
V DD
RD
Circuito equivalente de pequeña señal:
G
vi (t )
G
vi (t )
VGG
VGS (t )
S
V DS (t )
Figura extraída de Microelectronic Circuits, Sedra/Smith, Ed. Oxford University Press
id

v gs g v
m

gs
S
RD
D

v ds

3.4. Diodos emisores de luz y diodos láser
 Diodo emisor de luz (LED). Conceptos básicos
Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la
electroluminiscencia. En una unión PN, en
polarización directa:
–
–
–
Aumenta la difusión de portadores (desde donde son
mayoritarios hacia donde son minoritarios)
minoritarios).
En torno a la unión aparecen unos excesos de
portadores que serán mayores cuanto más polarización
directa se aplique.
El exceso d
de portadores
t d
va a d
dar llugar a
 PROCESOS DE RECOMBINACIÓN:
•
•
Tiene lugar una pérdida de energía de los
electrones (al pasar de la BC a la BV) que
origina la emisión de radiación: fotones de
energía: h =GAP
El color de la luz del LED lo marca el
GAP del
d l semiconductor.
i
d t
V>0
P
N
Recombinación  emisión
BC
Eg
- electrón
fotón
h =Eg
BV hueco +
Este proceso se denomina
electroluminiscencia
(los excesos de portadores los
origina un campo eléctrico)
Figura extraída de
http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/opto1.htm
Luego un LED es un dispositivo que consume
energía eléctrica y nos devuelve radiación
electromagnética
El LED se asemeja a un diodo normal, pero
con importantes diferencias:
- Un empaquetado transparente que permite
que la energía (luz en el espectro del visible
o el IR) pase a su través
- Área de la unión PN muy grande
E
Espectro
t electromagnético
l t
éti
Figura extraída de www.stefanofenzo.com
 Color de la luz de un LED
Semiconductores habituales: Ge, Si, GaAs
(en el infrarrojo, con múltiples aplicaciones)
visible
0.4
comunicaciones
0.7
1.6
 (m)
f 
UV
3
GaN SiC
NIR
GaP
1.6
GaAs
MIR
h (eV)
h
( V)
0.8
Si
Ge
Eg (eV)
c

 h f
Para poder crear dispositivos en el rango del visible ha sido necesario
“fabricar”
fabricar semiconductores con gaps elevados
elevados.
LEDs blancos: - Mezclar luz de LEDs con diferentes colores (azul+verde+rojo)
- LED de InGaN (azul) + capa de fósforo (genera verde y rojo)
mucho menor consumo que bombillas convencionales, apenas se calientan, mayor duración
 Aplicaciones de los LED
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en
mandos a distancia de televisores (hoy por hoy su uso se ha generalizado en
general para aplicaciones de control remoto).
También como fuentes de luz para aplicaciones de comunicaciones en fibra
óptica
Los LEDs con luz en el visible se emplean con profusión como:
- Indicadores de estado (encendido/apagado)
- Dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.)
- Paneles
P
l iinformativos
f
ti
((ell mayor d
dell mundo,
d d
dell NASDAQ
NASDAQ,
36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan).
Imágenes extraídas de www.wikipedia.org
- Retroiluminación de pantallas de teléfonos móviles y televisores (en lugar de la luz
fluorescente de los LCD)
- Displays de calculadoras: displays de 7 segmentos
Figuras extraídas de www.wikipedia.org
Diferentes formatos de displays LEDs para aplicaciones
numéricas y alfanuméricas (a): Aplicación numérica de 7
barras, (b): matriz numérica, (c): alfanumérica de 14
barras; (d): matriz 5 × 7 alfanumérica
- Iluminación: vehículos, linternas, viviendas, etc.
 Diodo láser semiconductor
(Light Amplification by Estimulated Emission of Radiation)
Se trata de nuevo de una unión PN polarizada en directa (típicamente fabricada en una
heteroestructura semiconductora)) q
que g
genera luz (p
(por recombinación de electrones de
BC a BV) con características especiales:
- Monocromática (todos los fotones de la misma frecuencia)
- Coherente
C h
t (t
(todos
d llos ffotones
t
con lla misma
i
ffase))
- De alta direccionalidad
- De amplitud fácilmente modulable
Imagen extraída de
www.wikipedia.org
La luz se genera en una “cavidad” con gran densidad de fotones que estimulan nuevos
procesos de
d recombinación
bi
ió que emiten
i
más
á ffotones ((en ffase con llos anteriores)
i
)
Aplicaciones (ligadas a comunicaciones/informática)
Un haz láser altamente coherente puede ser enfocado en unos pocos nanómetros.
Esta propiedad permite al láser ser utilizado en aplicaciones que requieran gran
resolución espacial:
- Comunicaciones de datos por fibra óptica
- Lectores y grabadores de CDs, DVDs, Blu-rays
- Interconexiones ópticas
p
entre circuitos integrados
g
- Impresoras láser
- Escáneres o digitalizadores
- Sensores
Imagen extraída de www.dtvgroup.com
3.5. Dispositivos fotodetectores
 Fotodetector básico (basado
(b
d en lla ffotoconductividad)
t
d ti id d)
Si tenemos el semiconductor sometido a un campo eléctrico E
I  A L E  A 0 E  AE  I 0  I
permite detectar la iluminación y su intensidad
fotodetector (básico)
 Fotodispositivos
Dispositivos
p
q
que aprovechan
p
los cambios q
que tienen lugar
g en sus características
corriente-tensión en presencia de la radiación para detectar su intensidad
Existen: - Fotodiodos
- Fototransistores bipolares
- Fototransistores MOSFET
 Fotodiodos
Un fotodiodo pn es una unión pn en la que la corriente en inversa aumenta con el flujo de
fotones incidente
•
Los fotones pueden ser absorbidos en toda la estructura (fotoconductores)
•
En las proximidades de la unión pn existe un campo eléctrico intenso
•
Este campo es capaz de separar los pares de portadores generados rápidamente, disminuyendo así la
probabilidad de que se produzcan recombinaciones que impidan la contribución a la fotocorriente.
Interesa entonces que el flujo de fotones incida en la zona próxima a la unión (o zona de
transición) para conseguir la mayor eficiencia. Pero esa zona típicamente es muy
estrecha.
+
Símbolo circuital del fotodiodo
Esquema básico de del funcionamiento de un fotodiodo pn
Figura extraída de http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/otros/infrarrojos/fotodetectores.htm
Se usan en el tercer cuadrante de las características I-V
IV
La construcción está orientada a lograr que la sensibilidad
a la luz sea máxima
–
Para mejorar
j
las p
prestaciones del fotodiodo p
pn, la idea más
sencilla es aumentar el tamaño (el área) de la zona de
transición.
–
El semiconductor está expuesto a la luz a través de una
cobertura
b t
de
d cristal,
i t l a veces en fforma d
de llente.
t
Por su diseño y construcción será especialmente sensible a la
incidencia de la luz visible o infrarroja.
–
http://www.mecanicavirtual.org/can-most-bus.htm
//
/
Imagen extraída de http://www.centronic.co.uk
http://www.wikiciencia.org/electronica/semi/optoelectronica/index.php
Características de los fotodiodos
Son pequeños,
S
ñ
sensibles
ibl y requieren
i
poca potencia.
t
i
Lo que define las propiedades de sensibilidad al espectro de un fotodiodo
es el material semiconductor que se emplea en su construcción.
–
–
–
Silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1,1 µm)
Germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aproximadamente 1,7 µm)
De otros materiales semiconductores.
Silicio:
190–1100 nm
Germanio:
800–1700 nm
Arseniuro de Galio Indio (InGaAs):
800–2600 nm
Imagen extraída de
www wikipedia org
www.wikipedia.org
http://agaudi.wordpress.com
 Células solares (dispositivos fotovoltaicos)
Dispositivos que convierten radiación óptica en energía eléctrica
Principio de funcionamiento similar a los fotodiodos (unión PN sometida a
radiación), pero trabajando en el 4º cuadrante de las características I-V.
Corriente + diferencia de potencial  potencia
I
Vmp
VOC
V
Imp
IL
http://www.wikiciencia.org/electronica/semi/optoelectronica/index.php
Potencia de salida
negativa
g
en el 4º cuadrante
proporciona potencia