Transductor fotoeléctrico

Definición

Un transductor fotoeléctrico es un dispositivo semiconductor que convierte la energía lumínica en energía eléctrica. Utiliza un elemento fotosensible que emite electrones cuando es golpeado por la luz, alterando las propiedades eléctricas del elemento e induciendo una corriente proporcional a la intensidad de la luz absorbida. El esquema a continuación ilustra la estructura del material semiconductor.

Un transductor fotoeléctrico absorbe la radiación lumínica incidente en su material semiconductor. Esta absorción energiza los electrones del material, causando que se muevan. La movilidad de los electrones produce uno de tres efectos:

• Un cambio en la resistencia del material.

• Un cambio en la corriente de salida del semiconductor.

• Un cambio en el voltaje de salida del semiconductor.

Clasificación de los Transductores Fotoeléctricos

Los transductores fotoeléctricos se clasifican de la siguiente manera:

Celda Fotoemisiva

Una celda fotoemisiva convierte fotones en energía eléctrica. Contiene un electrodo anódico y una placa catódica, ambos recubiertos con un material fotoemisivo como el antimonio de cesio.

Cuando la radiación lumínica golpea la placa catódica, los electrones comienzan a fluir desde el cátodo al ánodo. Tanto el ánodo como el cátodo están sellados dentro de un tubo cerrado, opaco y evacuado. Cuando la radiación lumínica llega al tubo sellado, los electrones son emitidos desde el cátodo y se mueven hacia el ánodo.

El ánodo se mantiene a un potencial positivo, causando que fluya una corriente fotoeléctrica a través de él. La magnitud de esta corriente es directamente proporcional a la intensidad de la luz que atraviesa el tubo.

Celda Fotorresistiva

Una celda fotorresistiva convierte la energía lumínica en corriente eléctrica. Utiliza materiales semiconductores como el seleniuro de cadmio, el germanio (Ge) o el selenio (Se) como el elemento fotosensible.

Cuando un haz de luz golpea el material semiconductor, su conductividad aumenta, y el material actúa como un interruptor cerrado. Entonces, la corriente fluye a través del material, desviando el puntero de un medidor.

Celda Fotovoltaica

Una celda fotovoltaica es un tipo de transductor activo. La corriente comienza a fluir en la celda fotovoltaica cuando se conecta una carga. Se utilizan comúnmente silicio y selenio como materiales semiconductores. Cuando el material semiconductor absorbe luz (no calor), sus electrones libres comienzan a moverse, un fenómeno conocido como el efecto fotovoltaico.

El movimiento de los electrones genera una corriente en la celda, conocida como corriente fotoeléctrica.

Fotodiodo

Un fotodiodo es un dispositivo semiconductor que convierte la luz en corriente. Cuando un fotodiodo absorbe la energía lumínica, los electrones en su material semiconductor comienzan a moverse. El fotodiodo tiene un tiempo de respuesta muy corto y está diseñado para operar bajo polarización inversa.

Fototransistor

Un fototransistor es un dispositivo que convierte la energía lumínica en energía eléctrica, generando tanto corriente como voltaje.

Celda Fotovoltaica

Una celda fotovoltaica es un dispositivo bipolar compuesto de material semiconductor encerrado en un contenedor transparente, permitiendo que la luz alcance fácilmente el elemento fotosensible. Cuando el elemento absorbe luz, comienza a fluir una corriente desde la base al emisor del dispositivo, la cual luego se convierte en voltaje.