6-4Procesos_de_señales_electricas_con_amplificadores_operacionales-1

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I
6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales
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Medición de corriente en fotodetectores
Fotorresistencia
ILs
Fotodiodo
2
1
3
Ir
Vo
Celda solar
El circuito presentado nos permite medir la corriente que circula o se genera en los
fotodetectores como las fotorresistencias, fotodiodos y celdas solares, dispositivos
sensibles a la luz.
Medición en fotorresistencias
Estos dispositivos, también se denominan fotoconductores o resistores sensibles a la luz
(LSR). Presentan muy alta resistencia en la oscuridad (> 500 kΩ) y cuando son
iluminadas por la luz solar su resistencia disminuye a unos 5 kΩ. Para la medición, el
conmutador se conecta en la posición “1”, conectando en serie al terminal (-) del AO y a
una fuente de voltaje Vi. Al estar conectadas a Vi, circula una corriente que pasa por la
fotorresistencia al terminal (-) y de alli a la resistencia de realimentación Rr dando lugar
a un voltaje en la salida del AO dado por Vo = Ir.Rr. Como Ir = I LS = Vi/R LSR Resulta:
Vo = Rr. Vi/R LSR
Como vemos el circuito convierte la corriente que pasa por la fotorresistencia en un
voltaje de salida, o de otra forma, el voltaje de salida del AO es inversamente
proporcional a la resistencia de la fotorresistencia. Por ejemplo si la resistencia de la
celda es de 500 kΩ en la oscuridad y 5 kΩ estando iluminada, para un valor de Rr = 10
kΩ, el voltaje Vo resulta:
Vo = Rr. Vi/R LSR = 10 . 5/500 = 0,1 Volt (en la oscuridad)
Vo = Rr. Vi/R LSR = 10 . 5/5 = 10 Volt (iluminada)
Medición en fotodiodos
Los fotodiodos, en la operación normal trabajan polarizados inversamente, poseen una
ventana con un lente óptico donde la luz incidente se direcciona sobre la zona de la
juntura, generando portadores de cargas minoritarios. En la oscuridad el fotodiodo
conduce muy poca corriente de fuga del orden de los nanoamperes. Cuando incide la
energía radiante sobre el fotodiodo aumenta esta corriente inversa a unos 50µA o mas.
Esta corriente generada, no depende de la fuente Vi sino del valor de la energía
luminosa que incide sobre el fotodiodo. Esta corriente es convertida en voltaje en el AO
por lo que midiendo el voltaje de salida, es una escala conveniente, nos da una medida
de la intensidad de la luz incidente.
Por ejemplo si la luz incidente produce una variación de la corriente desde 1 µA a 50µA
y el resistor de realimentación vale Rr = 100 kΩ, el voltaje de salida medido tendrá una
variación de Vo = 1 µA/100 kΩ = 0,1 Volt a Vo = 50 µA/100 kΩ = 5,0 Volt.
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Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
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