Dispositivos fotoelétricos de dos terminales. Características básicas
OBJETIVOS
Verificar las características de funcionamiento de
un LED.Verificar las características de funcionamiento de
un LDR.Verificar lãs característica de
funcionamiento de un fotodiodo.
MATERIALES Y
EQUIPO UTILIZADO
MARCO
TEÓRICO
DIODO FOTOELÉCTRICO
También conocidos como Fotodiodos, son unos
dispositivos semiconductores
construidos a base de una unión P-N, sensible a la
incidencia de la luz visible o
infrarroja.
Su funcionamiento esta basado en el fenómeno inverso de
los LED, es decir, que en este caso se produce una
separación de huecos y electrones, como consecuencia de la
absorción de la energía de la luz incidente sobre
la estructura del
semiconductor.
REGIÓN DE
TRANSICIÓN
Suponiendo un fotodiodo inversamente polarizado por la
acción
de una tensión exterior, se generará en el mismo
una región de transición, similar a la del caso de
un diodo convencional, en las zonas próximas a la
superficie de contacto entre el lado P y el N. En esta
región es donde estará aplicada la gran
mayoría de la tensión externa, ya que es la zona de
máxima resistencia de la
estructura.
Si el fotodiodo recibe una radiación
luminosa, se producirá la separación de cargas,
antes citada, en cualquiera de las tres regiones: P,
región de transición y N. En las zonas P y N, estas
cargas se recombinarán, ya que no existe una
tensión eléctrica que las pueda hacer circular, por
lo tanto no ejercerán ninguna influencia. Sin embargo, las
cargas eléctricas, en forma de huecos y electrones
producidas en la región de transición se
separarán rápidamente, forzadas por la
tensión aplicada, dirigiéndose los huecos hacia el
lado P y los electrones hacia el lado N, dando lugar a la
circulación de una corriente
eléctrica.
El fenómeno será tanto mayor cuanto más
ancha sea la región de transición, por lo tanto en
la fabricación de estos componentes se recurre a producir
una zona de elevada resistividad a base de introducir entre la
región P y la N una tercera zona semiconductora sin dopar
o en estado
intrínseco l, formándose un diodo P-l-N.
La estructura geométrica del fotodiodo es vertical, de
forma que la capa N es la inferior, sobre ella se encuentra la
zona l y en la parte superior la P por tanto la luz incide en
esta última capa que debe ser atravesada para poder alcanzar
la zona activa.
DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
El principio de los LED consiste en la emisión de una
radiación luminosa por un elemento en estado sólido
cuando se le somete a una determinada polarización
eléctrica, excluyendo los efectos comunes de
emisión de luz como consecuencia de la aplicación
de una temperatura
levada (filamentos de las bombillas de iluminación doméstica).
Una forma de emisión de radiación luminosa por
un sólido se produce en la pantalla de un tubo de rayos
catódicos, cuando los fósforos que la recubren son
sometidos a un bombardeo electrónico producido por la
incidencia del haz catódico.
Sin embargo, el efecto que se va a analizar es la
electroluminiscencia de una unión P-N similar en la mayor
parte de sus propiedades a la de un diodo convencional.
Este fenómeno fue detectado en el año 1.923 por
Lossew. Más recientemente, en el año 1.962, algunos
estudios y experiencias realizadas con el material denominado
Arseniuro de Galio (Ga As) demostraron que era posible obtener
unos elevados niveles de emisión luminosa partiendo de
uniones P-N.
RECOMENDACIÓN
El efecto físico de la emisión de luz se genera
en el interior de la unión P-N en el instante en que se
produce una recombinación de un hueco con un
electrón, este efecto puede estar o no acompañado
de una radiación
electromagnética, fruto de la energía liberada
durante dicho fenómeno. En el caso de los semiconductores
comunes no existe esta radiación y la energía se
transforma en calor.
Los diodos
luminiscentes aprovechan este fenómeno y generan
radiaciones, comprendidas generalmente dentro del espectro
visible, o fuera del mismo como es el caso de los infrarrojos. La
frecuencia de la radiación depende de los materiales
utilizados en la unión P-N, con lo que pueden obtenerse
diferentes colores, variando
la composición de los mismos.
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