dispositivos optoelectronicos

1. Dispositivos optoelectronicos básicos
A nivel de componentes podemos distinguir tres tipos de dispositivos:
Dispositivos emisores: emiten luz al ser activados por energía eléctrica. Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en energía luminosa. A este nivel corresponden los diodos LED o los LÁSER.
Dispositivos detectores: generan una pequeña señal eléctrica al ser iluminados.Transforma, pues, la energía luminosa en energía eléctrica.
Dispositivos fotoconductores: Conducen la radiación luminosa desde un emisor a un receptor. No se producen transformaciones de energía.

1.1 Dispositivos emisores
Los dispositivos emisores son aquellos que varían sus propiedades ópticas con la aplicación de un determinado potencial. Estas propiedades pueden ser la emisión de luz osimplemente la absorción o reflexión de la luz
En este apartado se presentan los siguientes componentes:
Diodos LED
Diodos láser
Cristales líquidos
1.1.1 Diodos emisores de luz (leds)
Un diodo emisor de luz es un dispositivo de unión PN que cuando se polariza directamente emite luz.
Al aplicarse una tensión directa a la unión, se inyectan huecos en la capa P y electrones en la capa N.Como resultado de ello, ambas capas tienen una mayor concentración de portadores (electrones y huecos) que la existente en equilibrio. Debido a esto, se produce una recombinación de portadores, liberándose en dicha recombinación la energía que les ha sido comunicada mediante la aplicación de la tensión directa.
Se pueden distinguir dos tipos de recombinación en función del tipo de energía que esliberada:
Recombinación no radiante: la mayoría de la energía de recombinación se libera al cristal como energía térmica.
Recombinación radiante: la mayoría de la energía de recombinación se libera en forma de radiación. La energía liberada cumple la ecuación:

Si se despeja la longitud de onda:
Figura # 1 circuito explicativo

Siendo E la diferencia de energía entre el electrón y el huecoque se recombinan expresada en electrón-voltios. Esta energía depende del material que forma la unión PN.
Para caracterizar la eficacia en la generación de fotones se definen una serie de parámetros:
La eficacia cuántica interna (s) es la relación entre el número de fotones generados y el número de portadores (electrones y huecos) que cruzan la unión PN y se recombinan. Este parámetro debehacerse tan grande como sea posible. Su valor depende de las probabilidades relativas de los procesos de combinación radiante y combinación no radiante, que a su vez dependen de la estructura de la unión el tipo de impurezas, y sobre todo, del material semiconductor.
Sin embargo, la obtención de una alta eficacia cuántica interna no garantiza que la emisión de fotones del LED sea alta. La radiacióngenerada en la unión es radiada en todas las direcciones. Es esencial que esa radiación generada en el interior del material pueda salir de él. A la relación entre el número de fotones emitidos y el número de portadores que cruzan la unión PN se le llama eficacia cuántica externa (ext). Las causas de que ext sea menor que s son tres:
Sólo la luz emitida en la dirección de la superficie entre elsemiconductor y el aire es útil.
En la superficie entre el semiconductor y el aire se pueden dar fenómenos de reflexión, quedando los fotones atrapados en el interior del material.
Los fotones pueden ser absorbidos por el material para volverse a formar un par electrón-hueco.
Consideraciones prácticas se muestra el símbolo circuital más extendido del diodo LED.
Figura # 2 Símbolo circuital deldiodo LED






En el análisis de un circuito, el diodo LED puede ser tratado de manera análoga a un diodo normal. Sin embargo conviene tener en cuenta que los diodos LED no están fabricados de silicio mono cristalino, ya que el silicio mono cristalino es incapaz de emitir fotones. Debido a ello, la tensión de polarización directa VD depende del material con el que esté fabricado el...