Ingeniero

Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas

OPTOELECTRÓNICA

La optoelectrónica es una rama de la electrónica que trata con los dispositivos emisores de luz y detectores de luz. Los dispositivos emisores de luz, tales como las lámparas y los diodos emisores de luz (LEDs), crean energía electromagnética (por ejemplo luz) utilizando una corriente eléctrica para excitar a los electrones hacia unnivel más alto de energía (cuando un electrón cambia de niveles de energía, un fotón es emitido). Los dispositivos detectores de luz, tales como los fototransistores o como los fotorresistores, por otro lado, son diseñados para recibir energía electromagnética y convertirla en energía eléctrica y voltajes. Comúnmente se lleva a cabo utilizando fotones para liberar electrones ligados dentro de losmateriales semiconductores. Los dispositivos emisores de luz son típicamente utilizados para propósitos de iluminación o como luces indicadoras. Los dispositivos detectores de luz son principalmente utilizados en dispositivos sensibles a la luz en comunicaciones, tales como interruptores activados por oscuridad y controles remotos. En este capítulo se examinan los siguientes dispositivosoptoelectrónicos: lámparas, LEDs, fotorresistores, fotodiodos, celdas solares, fototransistores, fototiristores y optoacopladores.

5.1 Una pequeña lectura acerca de los fotones
Los fotones son las unidades elementales de la radiación electromagnética. La luz blanca, por ejemplo, está compuesta por un número de diferentes tipos de fotones; algunos son fotones azules, otros son fotones rojos, etc. Esimportante notar que no hay tal cosa de fotón blanco. En cambio, cuando la combinación de varios colores de fotones interactúan con nuestros ojo, nuestro cerebro percibe lo que llamamos luz blanca.
Traductor: Alejandro Serna Domínguez

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Los fotones no solo se limitan a la luz visible. Existen también fotones de radiofrecuencia, fotones infrarrojos, fotonesde microondas, y otros tipos de fotones que nuestros ojos no pueden detectar. En términos de los físicos, los fotones son criaturas muy interesantes. No tienen masa en reposo, pero hacen momento de carga (energía). Un fotón tiene también una distancia ondulatoria característica dentro de su haz electromagnético. La longitud de onda de un fotón (distancia horizontal entre picos consecutivos decampo eléctrico o magnético) depende del medio en el cual viaja y de la fuente que lo produce. La longitud de onda es la que determina el colo de un fotón. La frecuencia de un fotón está relacionada con su longitud de onda por , donde es la velocidad del fotón. En el espacio libre, es igual a la velocidad de la luz ( ), pero en otros medios, tales como el vidrio, se vuelve más pequeña que lavelocidad de la luz. Un fotón con larga longitud de onda (o pequeña frecuencia) es menos energética que un fotón con pequeña longitud de onda (o alta frecuencia). La energía de un fotón es igual a , donde es la constante de Planck ( ). El truco para hacer un fotón es acelerar/desacelerar una partícula cargada. Por ejemplo, un electrón que se hace vibrar dentro de una antena producirá fotones deradiofrecuencia que tienen una gran longitud de onda (pequeña energía) cuando se compara con los fotones de luz. Por otro lado, la luz visible, es producida cuando los electrones dentro de los átomos son forzados a hacer transiciones entre niveles de energía, acelerándolos en el proceso. Otro fotones de frecuencia pueden ser creados vibrando o rotando moléculas muy rápido, mientas que otros, específicamenteaquellos con muy alta energía (por ejemplo, los rayos gamma), pueden crearse por las aceleraciones de carga dentro del núcleo atómico. FIGURA 5.2

Traductor: Alejandro Serna Domínguez

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5.2 Lámparas
Las lámparas son dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía luminosa. Un método utilizado en el proceso de conversión es pasar una...