Eletrônica (Dispositivos optoeletrônicos-introdução) Prof. Manoel Eusebio de Lima

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1 Eletrônica (Dispositivos optoeletrônicos-introdução) Prof. Manoel Eusebio de Lima

2 Dispositivos optoeletrônicos A optoeletrônica é a tecnologia que combina a ótica com a eletrônica. Exemplos de dispositivos optoeletrônicos; LED Light Emitting Diode Fotodiodos Acopladores óticos 23/1/2006 Soluções GrecO 2

3 LED (light Emitting Diode) Um LED é um diodo que emite luz quando um certa intensidade mínima de corrente passa por ele. Em geral LEDs não são produzidos a partir do silício ou germânio, desde que estes elementos têm a propriedade de bloquear a passagem de luz. LEDs são produzidos a partir de elementos como o fósforo, Arsianeto de Gálio (GaAsP) e fosfeto de Gálio (GaP) I d 23/1/2006 Soluções GrecO 3

4 LED Exemplo Led vermelho de 5 mm Product ID Angle Package Color Peak Wavelength in nm Luminous Intensity Max Forward Current Max Forward Current Pulse Forward Voltage Max Reverse Voltage Power Dissipation Operating Temp Soldering Temp Max Reverse Current L2-0-R5TH mm mcd 20mA 30mA 150mA for <= 0.1ms, duty <= 1/10 2.2V typ. 2.8V 20mA 5V 120mW -40 to +85 C 260 C for 5 secs 10uA 23/1/2006 Soluções GrecO 4

5 LEDs Por causa de sua composição química original, os diodos emissores de luz têm uma tensão de pico reversa de muito baixa (PIV), bem inferior aos diodos retificadores comuns. A tensão típica reversa de um led é de 5 Volts. Para circuitos que acionam leds com uma tensão alternada é necessário a inclusão de um diodo retificador, devido a baixa tensão reversa do led. Este diodo protetor é colocado em série com o diodo emissor de luz para impedir uma avaria reversa do dispositivo, a cada meio-ciclo: Diodo retificador protetor 23/1/2006 Soluções GrecO 5

6 LEDs Vantagens Apresentam melhor desempenho que as lâmpadas incandescentes. Os leds apresentam luminosidade em menor potência. Idéias para circuitos portáteis (que utilizam, bateria) Os diodos emissores de luz são mais confiantes, possuem uma vida útil bem maior que uma lâmpada incandescente. Leds são dispositivos "frios. Operam em temperaturas muito mais amenas do que uma lâmpada incandescente (filamento branco-quente do metal, suscetível à ruptura de choque mecânico e térmico). Os leds operam a uma alta velocidade. Para esta razão, estes diodos são usados para transmitir informação digital como pulsos de luz, conduzido no espaço vazio ou através de cabo de fibra-ótica (milhões dos pulsos por o segundo). Os leds são muito usados também para sinalização. 23/1/2006 Soluções GrecO 6

7 LEDs Desvantagens A desvantagem principal no uso de diodos emissores de luz é seu uso como fonte de iluminação, sua emissão monocromática (único-cor - vermelho, verde, azul, amarelo). 23/1/2006 Soluções GrecO 7

8 Display de 7-segmentos LEDs são tipicamente colocados juntos em displays de 7- segmentos. Este display usa 7 segmentos de LED ou barras (marcados de A a G), que podem desenvolver combinações diferentes para formar qualquer número de "0" a "9 (BCD para 7-segmentos). O esquema abaixo mostra uma configuração display em anodo comum. Todos os anodos no display são internamente conectados. Cada led é então acionado quando uma voltagem negativa é aplicada a um catodo correspondente. Existe também display 7 segmentos tipo catodo comum, no qual todos os catodos são do mesmo potencial. 23/1/2006 Soluções GrecO 8

9 Display de 7-segmentos Existe também display 7-segmentos tipo catodo comum, no qual todos os catodos são do mesmo potencial. 23/1/2006 Soluções GrecO 9

10 Fotodiodo Quando a energia luminosa bombardeia uma junção pn, ela pode deslocar elétrons de valência. Quanto mais intensa for a luz incidente na junção, maior será a correne reversa num diodo. Um foto diodo é otimizado para ter uma alta sensibilidade à luz incidente. R 2 i + - V 2 23/1/2006 Soluções GrecO 10

11 Foto-transistor Um segundo dispositivo opto-eletrônico que conduz a corrente quando exposto à luz é o foto-transistor. Um foto-transistor, entretanto, é muito mais sensível à luz que um fofo-diodo e produz mais corrente de saída para uma dada intensidade de luz. O foto-transistor é feito colocando-se um foto-diodo no circuito da base de um transistor de NPN. A incidência de luz no fotodiodo muda a corrente da base do transistor, fazendo com que a corrente de coletor seja amplificada. 23/1/2006 Soluções GrecO 11

12 Acoplamento Ótico O acoplamento ótico é adequado para baixa freqüências. O foto-diodo, em geral, pode trabalhar com baixas correntes. Isolador com acoplamento ótico combina um LED comum fotodiodo num encapsulamento único. A principal vantagem de um acoplador ótico é o isolamento elétrico entre os circuitos de entrada e saída. Um isolamento assim é útil em aplicações de alta tensão na qual os potenciais dos dois circuitos podem diferir em vários milhares de volts. R 1 R 2 V 1 V i /1/2006 Soluções GrecO 12

13 Acoplador ótico fototransitor Variações da tensão V S produz uma variação na corrente do LED, que faz variar a corrente no fototransistor. A variação de corrente do fototransistor faz variar a tensão do terminais coletor-emissor. A principal diferença entre o fototransistor e o fotodiodo é o ganho de corrente β CC. Se a mesma intensidade de luz atinge o fotodiodo e o fototransistor, a corrente no fototransistor é β CC maior que a corrente do fotodidodo. I CEO = β CC.I R V S V 2 β CC I R = corrente reversa dos portadores minoritários 23/1/2006 Soluções GrecO 13

14 Acoplador ótico TILL111 23/1/2006 Soluções GrecO 14

15 TIL111 23/1/2006 Soluções GrecO 15

16 TIL-111 Aplicações Reguladores de Ofntes de tensão Entradade de Lógica Digital Entrada de Microprocessores Appliance sensor systems Controles industriais 23/1/2006 Soluções GrecO 16

17 TIL-111 Circuito de teste de tempo de Chaveamento 23/1/2006 Soluções GrecO 17

18 Exemplo Ponte H com acoplador ótico 23/1/2006 Soluções GrecO 18

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