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Detectores ópticos
Sci-Tech Enciclopedia:Detectores ópticos |
Los dispositivos que responden a ultravioleta incidente, visible, infrarroja o radiación electromagnética, dando lugar a una señal de salida, por lo general eléctrica. Con base en la forma de su interacción con la radiación, se clasifican en tres categorías. Detectores de fotones son los fotones incidentes en los que cambiar el número de portadores libres (electrones o huecos) en un semiconductor (interno PhotoEffect) o causar la emisión de electrones libres de la superficie de un metal o semiconductor (PhotoEffect externa, fotoemisión). Detectores térmicos responder a la elevación de la temperatura del material de detectar debido a la absorción de la radiación, al cambiar algunas propiedades de los materiales, tales como su resistencia eléctrica.Detectores basados en ondas efectos de la interacción explotar la naturaleza ondulatoria de la radiación electromagnética, por ejemplo mediante la mezcla de los vectores de campo eléctrico de dos fuentes de radiación coherente para generar la suma y la diferencia de frecuencias ópticas.Ver dispositivos ópticos también no lineal.
Los efectos de fotones más utilizados son fotoconductividad, el efecto fotovoltaico, y el efecto fotoemisor. Fotoconductividad, un efecto de fotones interna, es la disminución en la resistencia eléctrica de un semiconductor causada por el aumento del número de portadores libres producidos por la radiación absorbida. Véase también célula fotoconductora.
El efecto fotovoltaico, también un PhotoEffect interna, se produce en una unión pn en un semiconductor o en una interfase metal-semiconductor (barrera Schottky). La radiación absorbida produce agujero libre pares de electrones que están separados por la barrera de potencial en la unión pn o barrera Schottky, dando así lugar a una fotovoltaje. Este es el principio empleado en una célula solar. Véase también Fotodiodo, células fotovoltaicas; efecto fotovoltaico, diodo semiconductor; célula solar.
El efecto fotoemisora, también conocido como el PhotoEffect externa, es la emisión de un electrón de la superficie de un metal o de semiconductor (cátodo) en un vacío o en gas debido a la absorción de un fotón por el cátodo. El fotocorriente es recolectada por un ánodo positivamentesesgada. Interior de la amplificación electrónica de photoexcited actual se puede lograr por medio de la emisión de electrones secundarios en las estructuras internas (dynodes). Este tubo de vacío es conocido como un fotomultiplicador. Amplificación interna por medio de un efecto de avalancha en un gas se emplea en un tubo Geiger. Véase también el contador Geiger-Müller,amplificador de luz, dispositivos optoelectrónicos; fotoemisión; fotomultiplicadores; Fototubo.
Los semiconductores son esenciales para el desarrollo de la mayoría de los detectores de fotones. Estos materiales se caracterizan por una banda prohibida que determina la energía mínima que un fotón debe tener para producir un agujero libre en un par de electrones PhotoEffect intrínseca. Dado que la energía de un fotón es inversamente proporcional a sulongitud de onda, el requisito mínimo de energía se establece un tiempo límite de longitud de onda de un PhotoEffect intrínseca. También es posible la producción de electrones libres o huecos libres por photoexcitation en donante o receptor de los sitios en los semiconductores, lo que se conoce como un PhotoEffect extrínseca. Aquí el tiempo límite de longitud de onda de la PhotoEffect está determinado por el mínimo de energía (energía de ionización), necesarios para photoexcite un electrón libre de la zona donante o de un agujero libre de un sitio receptor. Véase también Semiconductor.
La elección de los materiales también desempeña un papel en los detectores térmicos. Eldetector térmico más utilizado es un bolómetro, es decir, a la temperatura y la resistenciasensibles en la forma de una película metálica delgada o semiconductores (aunque las películas superconductoras también se utilizan). La radiación electromagnética incidente absorbida por la película hace que su temperatura aumente, cambiando así su resistencia eléctrica. El cambio en la resistencia se mide por el paso de una corriente a través de la película y la medición de la variación de la tensión. Materiales con una temperatura de alto coeficiente de resistencia de los deseados para bolómetros, un criterio que generalmente favorece semiconductores respecto a los metales. Véase también Bolómetro.
El plástico es más barato, pero tiene ciertos límites, tanto a la velocidad y el alcance (como en la distancia).
De plástico se está desarrollando mucho y los tipos recientes de material plástico tiene cerca de las cualidades de vidrio.
Los efectos de fotones más utilizados son fotoconductividad, el efecto fotovoltaico, y el efecto fotoemisor. Fotoconductividad, un efecto de fotones interna, es la disminución en la resistencia eléctrica de un semiconductor causada por el aumento del número de portadores libres producidos por la radiación absorbida. Véase también célula fotoconductora.
El efecto fotovoltaico, también un PhotoEffect interna, se produce en una unión pn en un semiconductor o en una interfase metal-semiconductor (barrera Schottky). La radiación absorbida produce agujero libre pares de electrones que están separados por la barrera de potencial en la unión pn o barrera Schottky, dando así lugar a una fotovoltaje. Este es el principio empleado en una célula solar. Véase también Fotodiodo, células fotovoltaicas; efecto fotovoltaico, diodo semiconductor; célula solar.
El efecto fotoemisora, también conocido como el PhotoEffect externa, es la emisión de un electrón de la superficie de un metal o de semiconductor (cátodo) en un vacío o en gas debido a la absorción de un fotón por el cátodo. El fotocorriente es recolectada por un ánodo positivamentesesgada. Interior de la amplificación electrónica de photoexcited actual se puede lograr por medio de la emisión de electrones secundarios en las estructuras internas (dynodes). Este tubo de vacío es conocido como un fotomultiplicador. Amplificación interna por medio de un efecto de avalancha en un gas se emplea en un tubo Geiger. Véase también el contador Geiger-Müller,amplificador de luz, dispositivos optoelectrónicos; fotoemisión; fotomultiplicadores; Fototubo.
Los semiconductores son esenciales para el desarrollo de la mayoría de los detectores de fotones. Estos materiales se caracterizan por una banda prohibida que determina la energía mínima que un fotón debe tener para producir un agujero libre en un par de electrones PhotoEffect intrínseca. Dado que la energía de un fotón es inversamente proporcional a sulongitud de onda, el requisito mínimo de energía se establece un tiempo límite de longitud de onda de un PhotoEffect intrínseca. También es posible la producción de electrones libres o huecos libres por photoexcitation en donante o receptor de los sitios en los semiconductores, lo que se conoce como un PhotoEffect extrínseca. Aquí el tiempo límite de longitud de onda de la PhotoEffect está determinado por el mínimo de energía (energía de ionización), necesarios para photoexcite un electrón libre de la zona donante o de un agujero libre de un sitio receptor. Véase también Semiconductor.
La elección de los materiales también desempeña un papel en los detectores térmicos. Eldetector térmico más utilizado es un bolómetro, es decir, a la temperatura y la resistenciasensibles en la forma de una película metálica delgada o semiconductores (aunque las películas superconductoras también se utilizan). La radiación electromagnética incidente absorbida por la película hace que su temperatura aumente, cambiando así su resistencia eléctrica. El cambio en la resistencia se mide por el paso de una corriente a través de la película y la medición de la variación de la tensión. Materiales con una temperatura de alto coeficiente de resistencia de los deseados para bolómetros, un criterio que generalmente favorece semiconductores respecto a los metales. Véase también Bolómetro.
¿Cuáles son las diferencias entre la óptica de vidrio y plástico para que la fibra óptica?
El vidrio se utiliza con mayor frecuencia a larga distancia y alta velocidad, ya que transmiten la luz mejor.El plástico es más barato, pero tiene ciertos límites, tanto a la velocidad y el alcance (como en la distancia).
De plástico se está desarrollando mucho y los tipos recientes de material plástico tiene cerca de las cualidades de vidrio.
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