Fotodiodos E Fototransistores

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Resumo – Este documento aborda a o funcionamento e as

aplicações dos fotodiodos e fototransistores no campo da

engenharia elétrica.

Palavras-chave – Fotodiodo, Fototransistor, Fotosensor,

Optoeletrônica, Semicondutor.

I. INTRODUÇÃO

Esse artigo tem por objetivo mostrar de uma maneira

descomplicada o funcionamento e a constituição física dos

fotodiodos e fototransistores, tais como suas utilidades no

campo da engenharia elétrica.

As fontes de energia luminosa possuem características

não encontradas em outras fontes de energia. Esta energia,

transmitida na forma de fótons, é diretamente relacionada

com a freqüência da onda de luz emitida. A optoeletrônica é

uma tecnologia que associa a óptica com a eletrônica,

baseados na reação da junção pn dos semicondutores.

Vamos começar pelo fotodiodo, que possui apenas uma

junção pn e em seguida progrediremos para o fototransistor.

II. O FOTODIODO

O fotodiodo é um diodo de junção construído de forma

especial, de modo a possibilitar a utilização da luz como fator

determinante no controle da corrente elétrica. É um

dispositivo de junção pn semicondutor cuja região de

operação é limitada pela região de polarização reversa e

caracteriza-se por ser sensível à luz. A aplicação de luz à

junção resultará em uma transferência de energia das ondas

luminosas incidentes (na forma de fótons) para a estrutura

atômica, resultando em um aumento do número de

portadores minoritários e um aumento do nível da corrente

reversa. A corrente negra é a corrente que existirá sem

nenhuma iluminação aplicada. A corrente retornará a zero

somente se for aplicada uma polarização positiva igual a Vo.

Em resumo, podemos dizer então que um fotodiodo é um

dispositivo que converte a luz recebida em uma determinada

quantidade de corrente elétrica.

Figura 1. Simbologia do Fotodiodo

A corrente reversa e o fluxo luminoso variam quase que

linearmente, ou seja, um aumento na intensidade luminosa

resultará em um aumento semelhante na corrente reversa.

Podemos admitir que a corrente reversa é essencialmente

nula na ausência de luz incidente. Como os tempos de subida

e de queda (parâmetros de mudança de estado) são da ordem

de nanossegundos, o dispositivo pode ser usado na

aplicação de contagem ou comutação de alta velocidade. O

germânio é mais adequado para luz incidente na região

infravermelha, já que abrange um espectro mais amplo de

comprimentos de onda do que o silício, apesar de sua

corrente negra ser maior. O nível de corrente gerada pela

luz incidente sobre um fotodiodo não é suficiente para que

ele possa ser usado em um controle direto, sendo necessário

para isto que haja um estágio de amplificação.

III. CARACTERÍSCA I x V

Existem duas maneiras de operar um fotodiodo. Ele pode

funcionar como uma célula fotovoltaica (a incidência de luz

gera tensão) ou como uma célula fotocondutiva (a incidência

de luz gera corrente). A figura 2 mostra o gráfico das

características dos fotodiodos.

Figura 2. Modos de Operação e Curva I x V

IV. APLICAÇÕES

O fotodiodo ser aplicado no foco automático de filmadora,

na unidade ótica do CD Player e em sistema contador de

pulso. Outra aplicação muito usada na rede de iluminação

pública é o sensor crepuscular.

Nos sistemas de iluminação publica é importante saber em

que altura é que está suficientemente escuro, para ativar as

luzes. Este controle não pode ser efetuado de forma eficaz

utilizando temporizadores, uma vez que em dias de chuva ou

nevoeiro intenso pode ser necessário ativar o sistema de

iluminação por razões de segurança. Além disso o horário do

próprio nascer e pôr do Sol não é constante, muda todos os

dias. Pelas razões apontadas, a solução que reúne maior

consenso é aquela que utiliza sensores de luz ambiente

também conhecidos como crepusculares.

O S7183 é um fotodiodo com amplificador orientado para

Fotodiodos e Fototransistores

Uilian Lucas de Souza, Thiago Ramos Pereira

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aplicações de detecção crepuscular. Até agora, muitas