Sensores optoelectrónicos

Páginas: 12 (2765 palavras) Publicado: 26 de abril de 2013
EAPS
Electrónica da Aquisição e Processamento de Sinais

TRABALHO DE LABORATÓRIO

SENSORES OPTOELECTRÓNICOS

por Prof. Moisés Piedade Engª Teresa Almeida

Electrónica I.S.T. - 1992 Revisto em 2010

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SENSORES OPTOELECTRÓNICOS
I - INTRODUÇÃO AOS SENSORES DE RADIAÇÃO 1.1 - Sensores térmicos 1.2 - Sensores quânticos 1.3 - Fotoresistências 1.3.1 - Resistência eléctrica de umfotocondutor 1.3.2 - Resposta espectral da fotoresistência 1.3.3 - Resposta no tempo e na frequência da fotoresistência 1.4 - Fotodíodo e fototransístor II - PARTE LABORATORIAL 2.1 - Fotoresistência (LDR) 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 Determinação da característica da LDR Acoplador óptico com LDR Característica de transferência do acoplador óptico Resposta no tempo da LDR Resposta em frequência daLDR Controlo automático de ganho com acoplamento óptico

2.2 - Fotodíodo ou célula fotovoltaica 2.2.1 - Determinação da característica do fotodíodo 2.2.2 - Acoplador óptico com fotodíodo 2.2.3 - Acoplador óptico com fototransístor III - ANEXOS 3.1 - Grandezas ópticas 3.2 - Resposta de um fotocondutor à iluminação 3.3 - Bibliografia 3.4 - Lista de material e equipamento 3.5 - Folhas de registo deresultados 3.6 - Características de componentes

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I - INTRODUÇÃO AOS SENSORES DE RADIAÇÃO Os detectores ópticos ou sensores optoelectrónicos são dispositivos electrónicos capazes de converter a energia da radiação que neles incide, em electrões libertados (efeito fotoeléctrico), o que permite originar sinais eléctricos (tensões, correntes ou variações de condutibilidade eléctrica)susceptíveis de serem utilizados em várias aplicações, nomeadamente, a medição de intensidade de fontes luminosas (fotometria), determinação de variações de intensidade de luz (câmaras de emissão de televisão), detecção de alteração de intensidade de um feixe luminoso (contagem de objectos, abertura automática de portas, sistemas de alarme, etc.). A energia associada aos fotões da radiação incidente é: E= hν=hc/λ em que h = 6,63x10-34 Ws2 é a constante de Planck, µ a frequência da radiação incidente, c a velocidade de propagação e λ o comprimento de onda. A banda de frequências da radiação a que o sensor óptico é sensível depende da energia dos fotões e do material usado como detector. Para radiações de alta frequência, os fotões podem ter energia de tal modo elevada que geram um grande número deelectrões à superfície, levando a que a taxa de recombinação electrão lacuna seja tão elevada nesta superfície, que não se verifica a penetração da radiação no material. Por outro lado, a frequência da radiação pode ser de tal forma baixa que os fotões são absorvidos pelo material do detector, não sendo no entanto a sua energia suficientemente elevada para libertar electrões. Segundo o princípio defuncionamento em que se baseiam para absorver a energia da radiação incidente, os detectores ópticos podem classificar-se em: sensores térmicos e quânticos. 1.1 - SENSORES TÉRMICOS Os sensores térmicos baseiam-se no incremento da temperatura, provocado pela absorção de radiação incidente. O incremento de temperatura traduz-se numa alteração das propriedades eléctricas do material, por exemplo,alteração da condutibilidade eléctrica usando uma termistência. A fim de aumentar a eficiência da detecção de radiação incidente, este tipo de sensores é usualmente coberto por um material cujas características de absorção de energia o aproximam do corpo negro (absorção ideal). 3

Os sensores térmicos são geralmente lentos a responder às variações da intensidade da radiação incidente, pois oaumento de temperatura provocado pela radiação sofre um regime transitório. Este regime depende da capacidade calorífica do material do sensor (cal/°C), da sua condutibilidade térmica (provoca um atraso da propagação do calor ao corpo do sensor) e da sua resistência térmica (°C/w) (exprime a capacidade de dissipação ou perda de temperatura do sensor para o meio ambiente). Os detectores térmicos mais...
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