previo de laboratorio de electronica industrial

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
ARAGÓN
Objetivo.
Que el alumno conozca e implemente circuitos sensores o de acoplamiento mediante el uso de dispositivos
optoelectrónicos.
LABORATORIO
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
INGENIERÍA
MECÁNICA
GRUPO: 8464
PRACTICA No.: 2
PROF.: ING. MARTÍN HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ
ALUMNO: DAVID RICARDO FERNÁNDEZ CANO VERONICO
FECHA: 19/03/2015

2. Introducción.
Los LEDs son diodos semiconductores capaces de generar luz cuando reciben polarización directa (cátodo
negativo y ánodo positivo). Esto sucede porque con la polarización directa se reduce el espesor de la zona
agotada, en la unión pn y los portadores (positivos y negativos), se acercan a la juntura y al combinarse
producen fotones de luz. Cuando el led es polarizado en inversa no produce energía radiante.
El tipo de energía radiante que produce queda determinado por la sustancia semiconductora empleada; por
ejemplo para el galium arsenide (GaAs) la luz emitida es la infrarroja, y para el galium arsenide phosphide
(GaAsP), la luz emitida es roja.
Al circular la corriente atraves del LED se dice que los electrones pasan de su estado de energía en equilibrio
(banda de valencia), a un estado de energía superior (banda de conducción); esta transición de bandas genera
energía en forma de calor y de fotones,la cual se produce en cantidades discretas llamadas cuantos.
Un cambio cuántico de la banda de conducción a la banda de valencia se llama transición de la banda
prohibida, y va acompañado de la liberación de un fotón. La longitud de onda de un fotón liberado por una
transición de la banda prohibida (en nm), viene dada por la expresión:
𝜆 =
1240
𝜀
Donde 𝜀 =energía del fotón en electronvoltios. Por ejemplo para el LED de GaAs, produce fotones en la
región del infrarrojo con una longitud de onda de aproximadamente de 900nm.
El LED más usado es el de GaAsP, que requiere una tensión directa de aproximadamente de 1.6v. En cuanto
al comportamiento de la tensión inversa pico, en la mayoría de los LEDs esta varía entre los 3 y 5v. Los daños
que puedan provocarse debido a la tensión inversa se pueden evitar colocando un diodo rectificador de silicio
en paralelo con el led. Cuando la alimentación se hace negativa, el diodo de Si se polariza en directa,
limitando la tensión en el led a .6v.
Los tamaños estándar para los encapsulados de diodos están dados por la designación T-X, donde la X indica
el diámetro de la base en octavos de pulgada. La mayoría de los LEDs usan encapsulados de plástico, sin
embargo este no se adapta bien a entornos adversos, como cambios de temperatura extremos, que pueden
producir roturas en el plástico. El led sellado herméticamente puede adaptarse a fluctuaciones de temperatura
severas y no permite la entrada de humedad. Otra cuestión a resaltar sobre el diseño de los encapsulados en el
LED, es que convencionalmente la terminal del cátodo es más corta que la del ánodo.
Entre las ventajas que tienen los LED están:
 Tienen una larga esperanza de vida.
 Requieren corrientes y tensiones relativamente bajas del circuito.
 Disipan menos el calor, lo que permite montarlos cerca de componentes sensibles al calor.
El tipo de energía radiante que produce queda determinado por la sustancia semiconductora empleada; por
ejemplo para el galium arsenide (GaAs) la luz emitida es la infrarroja, y para el galium arsenide phosphide
(GaAsP), la luz emitida es roja.
Al aumentar la corriente en el dispositivo aumenta la intensidad luminosa siguiendo una ley casi lineal:
𝐻 = 𝐼0 + 𝑘𝐼
Donde 𝐻es la intensidad luminosa relativa, 𝐼0 es la corriente inicial, 𝑘 es una constante de proporcionalidad; e
𝐼 es la corriente en sentido directo que atraviesa el dispositivo.
Estos dispositivos son seriamente afectados por la temperatura, al aumentar esta la intensidad luminosa
disminuye de la forma:
𝐻 = 𝐻0 𝑒−( 𝑇−25)/𝛿
Donde 𝐻0es medida a 𝑇 = 25°𝐶. Es decir, la eficiencia de un LED a 25°C es del 10% por lo que es necesario
llevar los dispositivos a temperaturas muy bajas para que su eficiencia aumente. Esto hace que los LED sean
más sensibles al calor que los indicadores de neón o de filamento convencionales.
Trabajo de casa.
1. Defina que es un switch óptico y un fototransistor.

3. Es un transistor cuya unión base recibe luz y se comporta entonces como un fotodiodo. Proporciona una
corriente debida a la iluminación mayor que la correspondiente al fotodiodo equivalente.
Un switch óptico son dispositivos sensibles a la ausencia o presencia de luz. Sirve para transmitir es una
determinada dirección seleccionada, una serie de ondas proyectada sobre él.
2. Investigue sobre las diferentes configuraciones de los optoacopladores existentes y dibuje sus
diagramas internos.
Un fotoacoplador u optoaislador, es un dispositivo que funciona como un interruptor excitado mediante la
luz, que emite el diodo, y entonces ilumine al fototransistor y este conduzca energía eléctrica amplificada.
Está compuesto básicamente de un led y un fototransistor. Las características más usadas por los
diseñadores son las siguientes:
Aislamiento de alto voltaje. Este es obtenido por un separador físico entre el emisor y el sensor,
estos dispositivos pueden resistir diferencias de potencial de hasta 1000v.
Aislamiento de ruido. El ruido eléctrico en señales digitales recibidas en la entrada del opto
acoplador es aislado desde la salida por el acople medio.
Ganancia de corriente. Esta en gran medida determinada por los sensores npn y por el tipo de
transmisión media usado.
Tamaño. Las dimensiones de estos dispositivos permiten ser usados en tarjetas impresas estándares.
3. Para los siguientes dispositivos electrónicos investigue las características dadas por el fabricante.
MRD300, MRD500, H21A1, 4N28 y MOC3011; con respecto a los siguientes parámetros:
MRD360.
Descripción: unión npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo.
Voltaje del colector a base: 25v
Corriente máxima en el colector:250mA
Corriente máxima a 25°C: 100nA; (𝑉𝐸𝐶 = 10𝑣)
Potencia de disipación máxima a 25°C: 300mW

4. Tiempo de subida luminoso: 300µs
MRD701.
Descripción: unión npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo.
Voltaje del colector a base: 30v
Corriente máxima en el colector:100mA
Corriente máxima a 25°C: 100nA; (𝑉𝐸𝐶 = 10𝑣)
Potencia de disipación máxima a 25°C: 150mW
H21A1.
Configuración de salida:transistor npn.
Potencia de disipación total:250mW
Corriente directa máx.: 690mA
Voltaje en inreverso máx.: 6v
Colectorde emisión de voltaje: 6v
Colectorde corriente: 100mA
4N28.
Configuración de salida:transistor npn.
Voltaje de sobretensión:75000v
Potencia total:250mW
Porcentaje de corriente directa transferida: 20%
Corriente directa máx.: 80mA
Voltaje en inverso máx.: 3v
Voltaje del colector a base: 70v
Voltaje del colector al emisor: 30v
Corriente en el colector: 3.5mA
MOC3011.
Configuración de salida:TRIAC.
Voltaje de sobretensión: 75000v
Potencia:330mW
Corriente directa máx.: 50mA
Voltaje en inverso máx.: 3v
Voltaje DRM: 250v
Corriente total RMS: 100mA
Corriente de congelamiento:.1mA
4. Dentro de la optoelectrónica se encuentran las fibras ópticas,mencione ¿qué son y cuál es su
aplicación?
Es un conductor de ondas en forma de filamento, generalmente de vidrio o de materiales plásticos, que tiene
la capacidad de dirigir la luz a lo largo de su longitud usando la reflexión total interna. Cada filamento
consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de Si y Ge) con un alto índice de refracción, rodeado
de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor (revestimiento).
Las fibras son ampliamente utilizadasen telecomunicaciones,ya que permiten enviar gran cantidad de datos
a gran velocidad, mayor que las comunicaciones de radio y cable. También se utilizan para redes locales.
Son el medio de transmisión inmune a las interferencias por excelencia. Las fibras ópticas se pueden utilizar
como sensores para medir la tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros.
Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sonar. Se ha desarrollado
sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la
industria de petróleo así como en las marinas de guerra de algunos países.
Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozos petrolíferos.
Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

5. 5. Investigue y describa algunas aplicaciones de elementos optoelectrónicos.
Los diodos infrarrojos se emplean en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en
otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. Y en general para
aplicacionesde control remoto, así como en dispositivos detectores, por ejemplo en una cámara de seguridad
con leds infrarrojos.
Las aplicaciones de los diodos laser son muy diversas y cubren desde el corte de materiales con haces de
gran energía hasta la transmisión de datos por fibra óptica.
En cuanto a las aplicaciones de las fotoceldas industrialmente caen dentro de dos categorías:
1.- Detección de la presencia de un objeto opaco.
2.- Detección del grado de translucides (capacidad de pasar luz) o el grado de luminiscencia (capacidad de
generar luz) de un liquido o un sólido.
Bibliografía.
 James Humphries, Leslie Sheets.Electrónica industrial dispositivo,equipos y sistemas para
procesos y comunicaciones industriales. Editorial paraninfo.
 Ángel Zetina. Electrónica del estado sólido dispositivos y circuitos. Compañía editorial
continental.
 Margarita García Burciaga de Cepeda, Arturo Cepeda Salinas. Dispositivos electrónicos (tomo II).
Instituto Politécnico Nacional.