Buongiorno a tutti e Ben ritrovati oggi andiamo a parlare di trasduttori per il controllo della luminosità andremo a dare qualche cenno su i principali quindi le fotoresistenze i fotodiodi i fototransistor le celle fotovoltaiche e i fotoaccoppiatori vediamo insieme Che cosa sono i trasduttori per il controllo della luminosità sono dei dispositivi basati su tecnologia semiconduttore che permettono di convertire un segnale luminoso in un segnale elettrico per poter studiare un po' più nel dettaglio i trasduttori per il controllo della luminosità andiamo a definire delle grandezze delle unità di misura che ci saranno utili appunto per questa illustrazione Prima di tutto il Lumen il simbolo LM che è l'unità di misura del flusso luminoso definita nel sistema internazionale questa viene definita come quantità di luce prodotta dalla radiazione di Potenza 1 FR 683 w e di lunghezza d'onda 555 nanm che corrisponde al colore giallo verde come vedete nel grafico che è il colore al quale L'occhio umano ha Maggiore sensibilità altra unità di misura estremamente fondamentale per quanto riguarda il discorso della luminosità è quella dell'illuminamento il Lux il cui simbolo è LX l'unità di misura dell'illuminamento appunto Lux viene definita nel sistema internazionale come il flusso di un Lumen ogni metro quadrato di superficie parliamo per primo di fotoresistenze Allora le fotoresistenze vedete un'immagine sulla sinistra e poi un grafico che andremo a commentare qua sotto vediamo come funzionano allora abbiamo questi dispositivi la cui conducibilità elettrica aumenta quando viene colpito dalla luce quando vengono colpiti dalla luce materiali il valore di resistenza La variazione della resistenza al variare della luminosità quindi appunto Resistenza espressa in kiloohm luminosità in Lux vediamo che all'aumentare della luminosità abbiamo quindi in questo caso ci sposteremo qua l'aumentare della luminosità diminuisce considerevolmente il valore della la resistenza al diminuire della luminosità invece il valore di resistenza Aumenta le fotoresistenze vengono realizzate con Eh una tecnologia particolare qui vedete nell'immagine abbiamo il rivestimento e il materiale fotoconduttore il rivestimento trasparente gli elettrodi che vengono realizzati con una tecnologia particolare metallici e a forma di pettine questo per rendere breve Il cammino dei portatori di carica che deve essere inferiore al tempo di vita prima della ricombinazione E queste sono le caratteristiche per avere una buona sensibilità delle fotoresistenze devono avere una superficie ampia per poter catturare un numero elevato di elettroni e ricordiamo che il funzionamento si basa sempre sul discorso di eh fornire energia tramite la luce in modo da rompere quelli che sono i legami covalenti e quindi tra gli elettroni in banda di Valenza fornire abbastanza energia affinché possano saltare in banda di conduzione In questo modo si forma appunto il flusso eh di corrente gli svantaggi per contro delle fotoresistenze sono i tempi di salita non rapidi dell'ordine di 50-100 misei i fotodiodi i fotodiodi anche di questi vedete un'immagine qua hanno Quindi una parte trasparente sono dei diodi la cui giunzione PN viene drogata in modo asimmetrico Quindi anche questi dispositivi a semiconduttore con il discorso di una zona P molto drogata e disposta molto vicino alla parte esterna e una zona n invece drogata in modo minore la zona P viene Rivestita da quello che è uno strato antiriflesso e da una lente che rende perpendicolare i raggi luminosi incidenti la caratteristica dei fotodiodi è quella di lavorare in polarizzazione inversa se la radiazione luminosa ha sufficiente energia genera una coppia lacune elettrone ricordiamo che ogni volta che si spezza un le gamme covalente l'elettrone in banda di Valenza salta in banda di conduzione lasciando un posto vuoto che è la lacuna perché in polarizzazione inversa in polarizzazione inversa sia proprio l'effetto del eh della polarizzazione inversa che mi crea un campo elettrico e Sia allarga la la la regione di svuotamento e questo campo elettrico esistente farà muovere gli elettroni verso il catodo e le lacune verso l'anodo dando origine a quella che viene chiamata corrente fotoelettrica Maggiore l'intensità luminosa che incide sul fotodiodo Maggiore sarà la corrente fotoelettrica nell'immagine sopra vi è uno spaccato di quello che è un fotodiodo come vediamo qua sotto abbiamo il catodo qui la zona n la giunzione e la zona P fortemente drogata dopodiché abbiamo un rivestimento in ituro di silicio antiriflesso e il biossido di silicio che funge appunto da isolante da questa parte qua rimane eh trasparente per poter catturare la luce a qua è collegato l'anodo e sia appunto il funzionamento che vediamo descritto qua sotto quindi quando la radiazione luminosa colpisce la giunzione PN Abbiamo appunto che e si rompono i legami abbiamo gli elettroni che vanno verso e il catodo e le lacune che vanno verso l'anodo creando Appunto questa eh corrente questo grafico rappresenta la corrente inversa del diodo in funzione della tensione di polarizzazione inversa applicata con l'intensità luminosa come parametro qua e abbiamo dalla parte da questo M questa andamento eh lineare verde questo blu arancio man mano Abbiamo qua una potenza sempre maggiore Quindi abbiamo una intensità luminosa crescente e la corrente le varie varie famiglie di caratteristiche create appunto dalla corrente inversa del diodo in funzione di quella che è la tensione di polarizzazione inversa vedete qua valori negativi e valori negativi altro trasduttore per il controllo della luminosità è il fototransistor Allora come funzionano i fototransistor qua nel grafico nell'immagine vedete il fototransistor con anche qua Una parte trasparente Allora i fototransistor sono transistor npn in cui la connessione di base è sostituita da una sorgente ottica la giunzione base collettore viene polarizzata inversamente ed esposta alla luce esterna attraverso una finestra trasparente la la superficie della base è grande per poter massimizzare la corrente fotoelettrica la giunzione base emettitore è polarizzata direttamente e la corrente di collettore è funzione del livello di luce incidente la luce Fornisce la corrente di base che viene amplificata tramite il normale funzionamento del transistor Quindi abbiamo il vantaggio di avere una corrente maggiore perché si sfrutta l'amplificazione del transistor un piccolo recup delle vantaggi e svantaggi delle fotoresistenze fotodiodi e fototransistor allora le fotoresistenze hanno come vantaggio piccole dimensioni sono semplici e sono economiche gli svantaggi che non sono adatte a rapide variazioni di luce i fotodiodi come vantaggi hanno una migliore linearità una risposta spettrale in frequenza più elevata una minore sensibilità ai rumori gli svantaggi sono la forte dipendenza dalla temperatura e una bassa corrente fotoelettrica i fototransistor come vantaggi hanno un'elevata sensibilità un livello di corrente di uscita Maggiore rispetto al fotodiodo mentre come svantaggi abbiamo una scarsa linearità e minori frequenze di funziono rispetto al fotodiodo vediamo un piccolo accenno al fotoaccoppiatore Allora il fotoaccoppiatore è praticamente un piccolo integrato in cui all'interno di un unico contenitore viene realizzato un diodo led e un fivel A transistor come vedete qua nell'immagine quando nel led scorre corrente questo si illumina e viene creata quindi una luminosità che va a colpire la base del fotoriva quindi Eh si crea una corrente in questo transistor i vantaggi è che permette di isolare elettricamente un circuito di comando da un circuito di potenza e la tensione di isolamento è superiore a a 1000 V Infatti viene anche chiamato eh Opto isolamento o eh disaccoppiamento ottico un piccolo cenno alle a quelle che sono le celle fotovoltaiche Allora una cella fotovoltaica può essere pensata come un fotodiodo ottimizzato per generare una forza elettromotrice di tipo fotovoltaico allora tra fotoelettrico e fotovoltaico c'è la differenza che nel fotoelettrico abbiamo una polarizzazione mentre nel fotovoltaico non c'è polarizzazione la radiazione luminosa Fornisce energia per spezzare i legami covalenti degli elettroni in banda di Valenza facendoli saltare in banda di conduzione e creando quindi un flusso di corrente anche questi vengono vengono realizzati a strati quindi giustamente con Sil di tipo P silicio di tipo n per creale la giunzione PN e con tecnologie particolari per poter creare flussi di corrente Maggiore ovviamente si collegano più Celle e insieme bene con questo per questa prima introduzione trasduttori per il controllo della luminosità è tutto grazie vi sia d'aiuto e vi sia piaciuta la presentazione fatemelo sapere nei commenti Ci vediamo alla prossima lezione e al prossimo video Ciao ciao