Interfaces

Resumen de los principios de la fotoelectricidad

Se sabe que la materia esta constituida por átomos que están formados por un núcleo central alrededor del cual giran los electrones. La carga positiva del núcleo de un átomo eléctricamente neutro equilibra exactamente las negativas de los electrones que giran a su alrededor. Los electrones que gravitan en la capa periférica mas alejada sellaman “de valencia”, ya que es de ellos de quienes dependen las propiedades químicas del cuerpo de que se trate. El equilibrio eléctrico del átomo se basa en la energía de los electrones de valencia. La gama de energías que pueden tener estos electrones sin que presenten tendencia a escaparse se llama banda de valencia. Si a un electrón de valencia se le comunica energía suficiente tendrá tendenciaa salirse de la atracción del núcleo y podrá convertirse en un portador de carga eléctrica capaz de transportar una corriente: la gama de energía que pueden tener los electrones capaces de transportar una corriente es lo que se llama banda de conducción. Entre estas dos bandas de energía se encuentra otra en la que no puede haber ningún electrón y se llama banda prohibida.
[pic]
Fig. II.1Estructura atómica: a) Germanio, b) Silicio

Un haz de luz esta compuesto por una corriente de pequeños paquetes o cuantos de energía denominados fotones. Los fotones son las unidades fundamentales de la radiación electromagnética. La longitud de onda de un fotón determina su color. La frecuencia de un fotón esta relacionada con su longitud de onda por la siguiente expresión:
λ = V/[pic]Donde:
λ = longitud de onda
[pic] = frecuencia 1 Hz = 1 ciclo/ 1 segundo
V = velocidad del fotón

V es la velocidad de propagación del fotón. En el espacio libre V es igual a la velocidad de la luz, c = velocidad de la luz =3x108 m/s . Un fotón con mayor longitud de onda o menor frecuencia tienen menos energía que un fotón con menor longitud de onda o mayor frecuencia. La energíade un solo fotón esta dada en términos de su frecuencia y su longitud de onda como:
E = h[pic] = hc/λ
Donde:
H = constante de Planck = 6.63 x 10 -34 Js (Joules x segundos)

Si la radiación óptica tiene energía suficiente para permitir que los electrones salten de la banda de valencia a la banda de conducción, pero sin exceder el umbral necesario para que se desprendan delmaterial, se produce el efecto fotoeléctrico interno, o fotoconductor, y a mayor iluminación mayor será la conductividad.

La distribución de energía (ondas electromagnéticas) mediante un rango de frecuencias se conoce como espectro de frecuencias electromagnéticas y se indica a continuación.

Clasificación de las ondas electromagnéticas
|Onda electromagnética|Rango de frecuencia (Hz) |
|Ondas de radiocomunicación |< 3 x 10 3 – 3 x 10 11 |
|Rayos infrarrojos |3 x 10 11 – 3.84 x 10 14 |
|Luz visible |3.84 x 10 14 – 7.69 x 10 14 |
|Rayosultravioleta |7.69 x 10 14 – 3.4 x 10 16 |
|Rayos X |3.4 x 10 16 – 5 x 10 19 |
|Rayos gamma |> 5 x 10 19 |

Dentro de las ondas electromagnéticas de la luz visible se encuentrael espectro de colores de menor a mayor frecuencia de la siguiente manera:
- rojo
- anaranjado
- amarillo
- verde
- azul
- violeta

TABLA DE COLORES
|Color |Longitud de onda |Frecuencia |
|rojo |~ 625-740 nm |~ 480-405 THz |
|naranja |~...