Os Dispositivos Optoeletrônicos
Por: xaviando_ • 11/7/2020 • Trabalho acadêmico • 1.836 Palavras (8 Páginas) • 554 Visualizações
CEETPS – CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL GETÚLIO VARGAS
Técnico em Mecatrônica
João Marcos Soares Xavier
Dispositivos Optoeletrônicos
São Paulo
2020
CEETPS – CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL GETÚLIO VARGAS
Técnico em Mecatrônica
João Marcos Soares Xavier
Dispositivos Optoeletrônicos
Trabalho de Pesquisa Acadêmica apresentada ao Curso Técnico em Mecatrônica da Etec Getúlio Vargas, orientado pelo Prof. Sergio Ferraz como requisito parcial para obtenção de média final na disciplina de Eletrônica Industrial de Potência
São Paulo
2020
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Simbologia Fotodiodo 7
Figura 2 - Fotodiodo 7
Figura 3 - Simbologia Fototransistor 9
Figura 4 - Fototransistor 9
Figura 5 - Simbologia Acoplador Óptico 10
Figura 6 - Acoplador Óptico 11
Figura 7 - Curva Sinal Digital 11
Figura 8 – Curva Sinal Analógico 12
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 5
2. FOTODIODO 7
2.1. Princípio de Operação 8
2.2. Exemplos de utilização 8
3. FOTOTRANSISTOR 9
3.1. Princípio de Operação 9
3.2. Exemplos de Utilização 10
4. ACOPLADORES ÓPTICOS 10
4.1. Princípio de Operação 11
4.2. Exemplos de Aplicação 12
5. CONCLUSÃO 13
6. BIBLIOGRAFIA 14
INTRODUÇÃO
As implicações sociais atribuídas ao uso das tecnologias constituem um campo em constante transformação. Desde o século XIX, quando os físicos elaboraram as primeiras teorias sobre o eletromagnetismo, o mundo se ergueu apoiado na energia do movimento dessas minúsculas partículas que habitam os átomos: os elétrons, que fizeram funcionar válvulas de rádio, lâmpadas elétricas, motores. Através de fios elétricos levaram de casa em casa sinais de voz em telefones e energia para acionar novos equipamentos. Depois, transportaram informações dentro dos chips eletrônicos. No geral, o domínio da eletrônica na tarefa de sustentar a civilização contemporânea foi absoluto – até que a luz atravessou no seu caminho. De fato, onde antes só havia a presença dos elétrons, começaram a aparecer os pulsos luminosos, os fótons.
É a época da afirmação da optoeletrônica, uma nova tecnologia que já se manifesta da telefonia à computação. “Optoeletrônica é a interação entre radiação luminosa e matéria, entre fótons e elétrons”, resume o físico Antônio Carlos Bordeaux Rego, chefe do laboratório que pesquisa o assunto na Telebrás, em Campinas. A interação entre eletricidade e luz pode ser a porta aberta para um caminho verdadeiramente revolucionário.
A optoeletrônica é o estudo e aplicação de aparelhos eletrônicos que fornecem, detectam e controlam luz. É considerada normalmente um subcampo da fotônica[1]. Nesse contexto, luz frequentemente inclui formas invisíveis de radiação como raios gama, raios-X, ultravioleta e infravermelho, em adição à luz visível.
Aparelhos Optoeletrônicos são transdutores[2] elétrico para ótico ou ótico para elétrico, ou instrumentos que usam tais aparelhos em sua operação. A Eletro-óptica é frequentemente usada incorretamente como sinônimo, mas é, de fato, uma vertente da física que lida com todas as interações entre luz e campos elétricos, quer eles formem ou não parte de um aparelho eletrônico.
A optoeletrônica é baseada em efeitos quânticos[3] da luz em materiais semicondutores[4], as vezes na presença de campos elétricos.
Efeitos fotoelétricos ou fotovoltaicos, usados em:
- Fotodiodos (incluindo células solares);
- Fototransistores
- Fotomultiplicadores
- Elementos de circuitos óticos integrados e outros.
Esse trabalho visa abordar os conceitos de funcionamento e aplicabilidade do fotodiodo, fototransitor e acopladores ópticos.
FOTODIODO
[pic 2]
Figura 1 - Simbologia Fotodiodo
O fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte luz em corrente elétrica. A corrente é gerada quando fótons[5] são absorvidos no fotodiodo; uma pequena corrente também é produzida quando nenhuma luz está presente.
São feitos de um material semicondutor (normalmente de silício) e possuem uma junção semicondutora que tem a propriedade de variar a sua resistência elétrica em função da intensidade da luz (número de fótons) nela incidente.
Com a ausência de luz e reversamente polarizado (ligado ao contrário dos diodos comuns), o fotodiodo não conduz corrente elétrica – resistência elétrica “infinita”.
[pic 3]
Figura 2 - Fotodiodo
2.1. Princípio de Operação
Fotodiodos são feitos normalmente de uma junção p-n[6], podendo também serem feitos de junções p-i-n. Quando um fóton de energia específica incide sobre o dispositivo ele gera um par elétron-lacuna. Se este fenômeno ocorrer nas vizinhanças da região de depleção[7], as partículas do par serão aceleradas em direções opostas pelo campo elétrico ali presente em um movimento conhecido como drift. Os elétrons migrarão para o cátodo (lado n) e os buracos para o ânodo (lado p). Esse movimento dá origem a uma corrente elétrica reversa no fotodiodo. Mesmo na ausência de luz haverá sempre uma corrente reversa fluindo no fotodiodo decorrente de pares elétron-buraco formados espontaneamente na junção que tenha energia suficiente para atingir os terminais.
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