Fotoconductores

FOTOCONDUCTORES DE UNA PIEZA (FOTORESISTENCIAS)
Cuando se añade suficiente energía, por cualquier medio, a un material, los electrones de valencia escapan de sus átomos y se convierten en electrones libres. Por definición, un hueco es la ausencia de un electrón; por lo tanto, por cada electrón libre que se crea, se crea también un hueco libre. La energía necesaria para ello es del orden entre0.2 y 3 eV. dependiendo del material (Tabla 1), por lo tanto, una radiación de longitud de onda entre 400 y 6,000 nm es adecuada. Este fenómeno es la base del funcionamiento de todos los fotoconductores de una pieza como se representa en la Fig. 3(a). Se observará que no es necesaria ninguna unión entre estos dispositivos, basta con una capa de material fotoconductor, cuya resistencia decrece (ocuya conductancia aumenta) proporcionalmente a la intensidad de la luz. El campo aplicado es necesario para que los electrones circulen a través del detector y el circuito exterior, recombinándose con los huecos que existen en el extremo negativo del fotoconductor. Realmente, la idea básica de todo fotodetector de una pieza, o de unión, es convertir la luz en una señal eléctrica, o recoger losfotones incidentes en el detector con la menor reflexión posible y extraer de un modo eficiente los electrones libres resultantes. Para conseguir esto, el fototransductor debe hacerse de un material prácticamente transparente a las longitudes de onda que interesen, con un intervalo de energía menor que la energía del fotón. Es necesario un potencial exterior (o interno, autogenerado) para extraer lacorriente inducida por la luz.

Figura 3. (a) Esquema de un fotoconductor de una pieza. El proceso es algo más complicado que el indicado en la Fig. 3, debido a los mecanismos de captación de electrones y huecos, y a los efectos térmicos. Realmente, algunos fotoconductores de una pieza han sido fabricados con un alto nivel de imperfecciones cristalinas, en cuyo caso, varios electronesadicionales pueden penetrar desde el terminal negativo de la batería para neutralizar los huecos atrapados en la estructura cristalina. Esto origina un rendimiento cuántico (electrones de salida por fotón incidente) mayor que la unidad, lo cual no es posible más que en los fotodetectores de unión, que se analizan en la sección siguiente. Otros refinamientos en la fabricación conducen a fotoconductores deuna pieza de una sensibilidad extremadamente alta. En la Figura 4 el símbolo una fotografía y el corte de un fotoconductor típico (o fotorresistor). El dispositivo está fabricado depositando, por evaporación, el material fotoconductor sobre un sustrato de cerámica. Para completar el dispositivo se añaden electrodos metálicos y se encierra en una cápsula con una ventana transparente.
U2-T2 -Fotorresistencia 1

Los materiales que se comportan con estas características son: - En el espectro visible. + Sulfuro de Cadmio - CdS. + Seleniuro de Cadmio - CdSe. - En los Infrarrojos. + Silicio - Si . + Sulfuro de Plomo - PbS. + Seleniuro de Plomo - PbSe. La variación de la resistencia de un fotoconductor con la radiación es casi exponencial como se muestra en el último dato, siendo larelación entre las resistencias en oscuridad y con luz, del orden de 1,000:

Figura 4. Símbolo, fotografía y un corte de una fotorresistencia típica. La respuesta espectral de varios materiales fotoconductores intrínsecos se muestra en la Fig. 5 (Para poder establecer una comparación, el espectro de salida de una lámpara incandescente se señala con una x). La respuesta de cualquier material cae amayor longitud de onda porque la energía de los fotones se hace menor que la energía del intervalo de energía del material, con lo cual la energía no es adecuada para excitar los electrones de valencia hasta elevarlos a la banda de conducción. La respuesta en la zona de longitud de onda menor (ultravioleta) es más baja porque la absorción tiene lugar más cerca de la superficie. La respuesta puede...