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Transductores fotoeléctricos

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by

Edgar Perez

on 26 October 2015

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Transcript of Transductores fotoeléctricos

¿Qué es un transductor fotoeléctrico?

El transductor fotoeléctrico es un tipo de transductor que transforma luz en energía eléctrica o viceversa, por ejemplo es una cámara fotográfica digital. Estas vibraciones resultantes (ya sean eléctricas o lumínicas, dependiendo de la naturaleza del transductor), son importantes en los sistemas.






Tipos de transductores foroeléctricos
Básicamente hay 3 tipos de transductores fotoeléctricos:

1.- Los fotoemisores (fototubo) en el cual se
liberan electrones de una superficie metálica.

2.- Los fotovoltáicos, donde se produce una
diferencia de potencial entre 2 substancias en
contacto.

3.- Los fotoconductivos, como la
fotorresistencia, donde ocurre un cambio en
conductividad.
Aún cuando hay cierto traslape en sus características, su selección esta relacionada por sus particulares características de respuesta al espectro de luz, sensitividad, votaje y corriente de salida.
Transductores Fotoemisores
El tubo fotoemisor es un bulbo al vacío (o lleno de alguna mezcla de gases) con 2 electrodos, el cátodo es una superficie metálica cubierta de un material (compuestos de cesio, antimonio, plata y bismuto) que libera electrones cuando se le ilumina, el ánodo es un tubo delgado o un alambre.

En medición de eventos fisiológicos en seres vivos los transductores fotoeléctricos son empleados en 2 formas:

a) Como detectores de cambios en la intensidad de la luz de una cierta longitud de onda, como en la colorimetría y espectrometría.

b) Como detector de intensidad de la luz en donde la longitud de onda no es relevante.







Transductores fotoeléctricos
Transductores Fotoemisores
Dependiendo del material fotosensible
se tienen características especiales a las componentes de longitud de onda de la luz.

En los transductores con tubos fotoemisores se aplica un voltaje relativamente alto (entre 10 y 200 volts), sin luz no se presenta conducción, ante la presencia de luz se liberan electrones en el cátodo y se establece un flujo de corriente hacia el ánodo que es linealmente proporcional a la intensidad de la luz incidente.

Aplicaciones
En ingeniería biomédica son contadores de centelleos presentes en estudios de medicina nuclear, donde las emisiones de un material radioactivo (que es aplicado al paciente) son convertidas a luz mediante una pantalla fluorescente y detectada su intensidad y localización mediante fotomultiplicadores.

Transductores fotovoltáicas
Las celdas fotovoltáicas (también conocidas como fotogalvánicas o fotoceldas) producen un voltaje

Una de las celdas fotovoltáicas más populares consiste de un sándwich con dos superficies asiladas, una con un recubrimiento de selenio y la otra de hierro o acero. Cuando se ilumina, se absorbe la energía de la luz, liberando electrones produciendo una diferencia de potencial que es negativa en el lado metálico y positivo en el lado del selenio.

La sensibilidad espectral de las celdas fotovoltáicas de union P-N está en el rango de las regiones roja e infrarroja, su tiempo de respuesta está en el rango de microsegundos a milisegundos, lo cual los ha hecho ampliamente utilizados en detectores de luz.

Características
- Sensibilidad pico en el espectro en las regiones de luz visible e infrarroja.

- El tiempo de respuesta varía según el tipo, pero los menores están en uniones P-N.

- No requieren voltaje de polarización.

- Son sensibles a cambios de temperatura.

Transductores fotoconductivos
Las celdas fotoconductivas o fotoresistivas están formadas por una delgada película de materiales como selenio, germanio, silicio o sulfatos metálicos.

Cuando son expuestos a cierto tipo de energía radiante, exhiben un fenómeno fotoconductivo, decrecimiento es su resistencia. Muchos megaohms en la oscuridad a pocos cientos de ohms en plena iluminación. Estos detectores son extremadamente sensibles y son empleados frecuentemente como interruptores activados por luz o en aplicaciones de colorimetría.

Algunas celdas fotoconductivas son muy sensibles al rango de radiación infrarroja lo que ha hecho que se apliquen en espectroscopia y en misiles dirigidos por rayos u objetivos que emiten este tipo de radiación.



Características
- Sensibilidad pico en el espectro en las regiones de luz roja e infrarroja.

- El tiempo de respuesta varía según el tipo, pero los menores están en fotouniones P-N, siguiendo con el fototransistor y las más largas con la fotoresistencia.

- Requieren voltaje de polarización.

- La resistencia varía inversamente con la intensidad de la luz, no lineal.

- La relación de corriente a intensidad es bastante lineal en las fotouniones P-N y el fototransistor.

- Robustas y sensibles a temperatura.






Fotodiodo
Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.
Optoaclopladores
Un optoacoplador, también llamado optoaislador o aislador acoplado ópticamente, es un dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor excitado mediante la luz emitida por un diodo LED que satura un componente optoelectrónico, normalmente en forma de fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo semiconductor, un fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexión entre ambos es óptica. Estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP. Se suelen utilizar para aislar eléctricamente a dispositivos muy sensibles.










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