OBJETIVO: Caracterizar el Fototransistor infrarrojo utilizando como Fotoemisor un LED infrarrojo. Conocer y analizar su comportamiento en dos aplicaciones prcticas.

INTRODUCCION TEORICA: Al igual que los transistores normales se crean agregando a un diodo un material tipo n para formar un transistor npn o bien agregando un material p para formar un transistor pnp, de la misma forma si agregamos por ejemplo, un material n a un fotodiodo, entonces se crea un Fototransistor npn: IcIeIbCBEnnp

Lente Smbolo del fototransistor de Base Abierta(sin conexin de base al exterior)

Fig1. Construccin y smbolo del fototransistorEl lente ayuda a concentrar la luz incidente en la unin base-colector, y puede ser un lente colocado por separado o bien el mismo encapsulado transparente formando un lente. El fototransistor puede tener o no la conexin de base hacia el exterior, de tal forma que la corriente de colector, Ic, puede fluir en respuesta a la corriente de base Ib y a la luz incidente Li en la unin base-colector, para el caso del fototransistor sin conexin de base.La unin base-colector opera en polarizacin inversa y funciona como un fotodiodo que responde a la luz incidente. La unin base-emisor esta polarizada directamente, permitiendo que el dispositivo funcione como un transistor normal, amplificando la corriente.La corriente de colector, Ic, del fototransistor con conexin de base ser:

=Fotoconductncia=Ganancia de corriente de cd=Corriente de colector=Corriente de base=Intensidad luminosa incidente El fototransistor tiene la conexin de la base, pero no se conecta o bien si se trata de un fototransistor sin conexin de base. La corriente de colector, Ic, ser:

Esta forma de visualizar al fototransistor es la de un fotodiodo (unin base-colector) seguido de un transistor (unin base-emisor) que acta como un amplificador que de la ganancia al fotodiodo aumentando la sensibilidad del fotodetector. Usando la base, si tiene conexin al exterior, para modificar la sensibilidad del dispositivo.Las aplicaciones pueden ser muy variadas y al igual que la fotorresistencia se utilizan como elementos de control sensibles a la luz para alarmas, dispositivos de deteccin visibles o infrarrojos, contadores de objetos, procesos industriales, arrancadores, etc. El objetivo principal es detectar la presencia o ausencia de luz, para indicar la ausencia o presencia de algn objeto o viceversa. Se utilizan junto con fotoemisores, que pueden ser semiconductores como el LED (Diodo Emisor de Luz) o el IRLED (LED Infrarrojo), o lmparas incandescentes o fluorescentes. El fototransistor posee tiempos de respuesta que determinan su respuesta en frecuencia y que se definen en funcin a la respuesta del dispositivo a la aplicacin de un pulso cuadrado de entrada, observando el tiempo de respuesta, tr, generado a partir de los tiempos de retardo, tR, de subida, ts, y de bajada, tb. Este tiempo de respuesta limita la aplicacin del fototransistor en circuito de altas frecuencias o en circuitos digitales con tiempos de conmutacin muy pequeos o altas velocidades de conmutacin.El comportamiento de los fototransistores tambin depende de la superficie fotosensible, la geometra con la que est fabricado, la disipacin de potencia, la relacin seal a ruido. Un fototransistor es de ms lenta respuesta para conmutar de apagado a encendido (OFF-ON) comparado con un fotodiodo, el cual es menos sensible pero mucho ms rpido en su respuesta.Otro factor importante en el comportamiento de los fototransistores es la Corriente de Oscuridad, tambin llamada de Fuga o de Ruido, y que es debida a la temperatura, la cual genera portadores de carga an en ausencia de luz incidente. Sin embargo dadas las aplicaciones y los niveles de seal que se manejan en los fototransistores esta corriente nos es de gran importancia, al menos que el dispositivo tenga demasiada corriente de fuga por envejecimiento o algn defecto en su fabricacin. El Si posee corrientes de oscuridad del orden de los pico amperes, pA y de los nano amperes, nA, mientras que las del Ge es del orden de los micro amperes, mA. LISTA DE MATERIAL: 1 fototransistor IR PT1302B/C2 (oscuro) 1 fototransistor IR PT33IC (transparente) 1 fototransistor MRD310 o equivalente (transparente) 1 LED infrarrojo IR383 (azul claro) 1 LED (cualquier color visible) 1 transistor NPNBC548C equivalente 2 resistencias de 100k 1 resistencia de 180 1 resistencia de 680 1 control remotoLISTA DE EQUIPO: 2 Multmetros digitales 2 fuentes de voltaje variables 1 osciloscopio 1 generador de seales 3 cables de seal 2 juegos de cables de multimetro 1 juego de cables caimn-banana Juego de cables caimn-caimn 2 protoboardsPASOS A SEGUIRA) PRIMER EXPERIMENTO. CARACTERIZACION DE LOS FOTOTRANSISTORESa)Armar el circuito 1 usando el LED infrarrojo IR383 (azul claro) y el fototransistor PT331C (transparente) ponindolos frente a frente en el protoboard (doblndolos a 90 con mucho cuidado para evitar romper las terminales);CIRCUITO 1

b) Aplicar una seal de onda cuadrada de 8 Vpp con el generador y hacer un barrido en frecuencia con los siguientes valores: 1k, 10k, 100k, 500k y 1 Mhz, dibujando las seales de entrada (canal 1 del osciloscopio) y de salida (canal 2 del osciloscopio) para cada frecuencia, determinar y dibujar la respuesta en frecuencia.c) fijar la frecuencia a 1khz y variar la amplitud en tres valores diferentes: 3Vpp, 4Vpp y 5 Vpp. Observar las seales de entrada y de salida en el osciloscopio y dibujarlas para cada caso. Comentar lo que sucede.d) repetir los incisos a, b y c con el fototransistor PT1302B/C2 (oscuro) y el MRD300 (encapsulado metlico).e) Comparar con el comportamiento obtenido en la prctica anterior con el fotodiodo. Que diferencias hay entre el fotodiodo y el fototransistor y entre los distintos fototransistores?SEGUNDO EXPERIMENTO. SEGUNDO EXPERIMENTO APLICACIONES1. PROBADOR DE CONTROL REMOTO INFRARROJOArmar el circuito 2, en un protoboard, usando el fototransistor infrarrojo PT1302/C2 (oscuro) y un LED visible; hacer incidir sobre el fototransistor infrarrojo la luz del control remoto infrarrojo proporcionado por el maestro, el LED visible debe prender. Observar con el osciloscopio la seal que recibe el fototransistor y dibujarla, indicando de manera aproximada la amplitud y el periodo de los pulsos. Ahora, cambiar el fototransistor por el PT331C (transparente) y observar los pulsos generados, dibujarlos y compararlos con el generado por el PT1302/C2 hay diferencias? Por qu?

2. REPETIDOR INFRARROJOUtilizando el mismo circuito 2 con el fototransistor PT331C, armar el circuito 3, en el otro protoboard. Usando el fototransistor PT1302/C2 y el LED infrarrojo IR383; al incidir luz del control remoto sobre el fototransistor del repetidor, el LED infrarrojo deber encender al fototransistor infrarrojo del probador y el LED visible prender. Con esto se asegura el funcionamiento del repetidor infrarrojo. Observar con el osciloscopio la seal que emite el repetidor infrarrojo (en las terminales del LED infrarrojo), dibujarla indicando de manera aproximada la amplitud y el periodo. Despus, separar poco a poco, el protoboard donde Se encuentra el probador hasta que este deje de captar la seal que enva el repetidor y determinar su alcance. CIRCUITO 3 REPETIDOR INFRARROJO

Mientras tenamos una seal de entrada de 8Vpp en el fototransistor PT331C vimos como la seal no pareca distorsionada, sin embargo mientras aumentbamos la frecuencia, esta distorsin se haca ms notoria. Al hacer el barrido en una seal de voltaje menor, 3,4 y 5 V; la seal era la misma y pero con mas distorsin en cada frecuencia ya que esta influye en el comportamiento de una seal al momento de verificar las seales de salida del fototransistor.

Fig.3.1 Barrido del fototransistor PT331C a diferentes frecuencias

El barrido en el fototransistor PT1302/C2 fue muy diferente ya que la seal no se notaba tan distorsionada al menos en los primeros 3 barridos de frecuencia, pero a partir de la cuarta frecuencia notamos un cambio drstico y esto fue debido a la frecuencia utilizada. Obteniendo las sig. Formas de onda en el osciloscopio:

Fig. 3.2. Barrido del fototransistor PT1302/C2 a diferentes frecuenciasPara el fototransistor MRD300 fue muy difcil encontrar su regin de corte en cualquier frecuencia y amplitud, incluso a un valor Vpp. de 8 V, sin embargo la medicin mas aproximada fue que veramos la frecuencia de corte cuando obtuviramos 1.05 mV de entrada. Cosa que fue muy difcil muestrear

Fig. 3.3 obtencin de la frecuencia de corte del fototransistor MRD300PROBADOR DE CONTROL REMOTO INFRARROJO. Para el circuito repetidor obtuvimos una seal que distorsiona la seal del fototransistor que tena la siguiente forma todo esto lo obtuvimos a una frecuencia de 2.5 khz con el transistor PT1302/C2 (oscuro), con una amplitud de 4 Vpp. y un periodo de 0.4 ms, obteniendo la sig. figura:

Fig. 3.4. Captura de seal de un fototransistor PT1302/C2Mientras que con el transistor PT331C transparente, obtuvimos los pulsos ms tenues, esto con una frecuencia de 1.25 Khz a un voltaje 2Vpp y una periodo de 0.8ms, obteniendo como resultado la sig. figura:

Fig. 3.5. Captura de seal con un fototransistor PT331CRepetidor infrarrojo. Al utilizar el tercer circuito y comprobar que nuestro probador funcionaba correctamente, observamos que la seal que emita el repetidor fue que la seal disminua mientras el probador se alejaba cada vez ms, por lo tanto cuando el probador estaba mas all de los 63 mm de distancia, la seal desapareca totalmente. Todo esto medido a travs de un periodo de repeticin de 22ms con una amplitud variable que captaba la seal del osciloscopio, no mayor a los 0.4Vpp

Fig.3.6. Mxima seal de captura del repetidor infrarrojo