-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
1/28
Historia de la optoelectrónica
MSc(c). Ing. Heber Armando Pabon Conde
Programa de Ingeniería Electrónica
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
2/28
Qu es la lu!"
La luz se defne como una ondaelectromagnética que está
compuestapor diminutas partículas llamadas
otones y que nos permite visualizartodo lo que nos rodea
aportando colory sentido a la vista.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
3/28
#a onda de #u!
Una onda de luz consiste de energía enla orma de un campo
eléctrico ymagnético. Los campos vibran en
ángulos rectos a la dirección delmovimiento de la onda, y en
ángulosrectos uno de otro, debido a que la luz
tiene ambos, campos eléctrico ymagnético, también conocidos
comoradiación electromagnética
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
4/28
Propiedades de las ondas luminosas
ualquier onda dispone de !propiedades o características que
lasidentifca, estas son la amplitud, larecuencia, la velocidad y la
longitudde onda. La velocidad de propagaciónse suele apro"imar a
#$%&' m)s
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
5/28
#a $recuencia (%) de una onda
la *recuencia es el numero de ondasque pasan por un punto en el
espaciodurante un intervalo de tiempocualquiera, generalmente un
segundo.
+sta medida en unidades de ciclos porsegundo ondas- o ertz
z-.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
6/28
#u! &isible
La luz visible que es percibida por elo/o 0umano y que nos
permite vertodo los que nos rodea es la parte dela onda
electromagnética que tieneuna longitud de onda comprendidaentre
#'& y 1!& nanómetros
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
7/28
#u! &isible
La recuencia de la luz visible es conocidacomo color, y su rango
esta de los !#&tera 0ertz , visto como el ro/o 0asta los
12& tera 0ertz visto como el violeta.Una vez más el rengo de
recuencias see"tiende más allá del espectro visible,
desde % giga 0ertz, como las ondas deradio 0asta mas allá de
#&&& tera 0ertzcomo los rayos gamma.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
8/28
Energía concentrada en la lu!
La cantidad de energía en una onda deluz esta relacionada
proporcionalmente asu recuencia3 La luz de alta recuencia
tiene alta energía4 la luz de ba/arecuencia tiene ba/a
energía.
+s así que los rayos gamma tienen la
energía más alta, y las ondas de radiotienen la mas ba/a. 5e la
luz visible, el&ioleta tiene la más alta energía y el ro'ola
menor.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
9/28
Espectros de la lu!
Los colores quepodemos percibirtienen unas
característicaspropias las cualespodemos
identifcar en lasiguiente tabla.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
10/28
Espectros de la lu!
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
11/28
I%ACCI*+,E%ACCI*+,E%#E-I*+ E#A #/
La reracción es el cambio de dirección quee"perimenta una onda
al pasar de un mediomaterial a otro. 6ólo se produce si la
ondaincide oblicuamente sobre la superfcie de
separación de los dos medios y si éstostienen índices de
reracción distintos. +stotambién puede observase, con ob/etos
sólidos como lápices al introducirlos en elagua. La reracción se
origina en el cambiode velocidad que e"perimenta la onda.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
12/28
I%ACCI*+,E%ACCI*+,E%#E-I*+ E#A #/
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
13/28
I%ACCI*+,E%ACCI*+,E%#E-I*+ E#A #/
La diracción es un enómenocaracterístico de las ondas
queconsiste en la dispersión y curvado
aparente de las ondas cuandoencuentran un obstáculo. La
diracciónocurre en todo tipo de ondas, desde
ondas sonoras, ondas en la superfciede un 7uido y ondas
electromagnéticascomo la luz y las ondas de radio.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
14/28
I%ACCI*+,E%ACCI*+,E%#E-I*+ E#A #/
la re7e"ión de la luz es necesario suponerque la dirección de
los rayos luminososcambia en algunas circunstancias. Unaimagen en
un espe/o se ve como si el ob/eto
estuviera atrás, y no rente a éste. La ópticageométrica e"plica
este amiliar enómenosuponiendo que los rayos luminososcambian de
dirección al llegar al espe/o. Laorma precisa en que ocurre este
cambio seconoce como ley de la re7e"ión de la luz.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
15/28
I%ACCI*+,E%ACCI*+,E%#E-I*+ E#A #/
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
16/28
#a polari!ación
La polarización electromagnética es unenómeno que puede
producirse en lasondas electromagnéticas, como la luz,
por el cual el campo eléctrico oscila enun plano determinado,
denominadoplano de polarización. +ste plano puede
defnirse por dos vectores, uno de ellosparalelo a la dirección
de propagaciónde la onda y otro perpendicular a esamisma
dirección.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
17/28
Absorción
+n la absorción, la recuencia de la ondade luz que llega esta en
o muy cerca de larecuencia de vibración de los electrones
del material. Los electrones toman laenergía de la onda de luz y
comienzan avibrar.
+sto 0ace que los átomos aumenten suvelocidad y colisionen con
otros átomosen el material y produzcan calor de laenergía que
adquirieron de la vibración.
% i i
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
18/28
%otorresistencia
6u uncionamiento se basa en el eectootoeléctrico. Una
otorresistencia está0ec0o de un semiconductor de alta
resistencia como el suluro de cadmio.Los valores típicos varían
entre % 89,o más, en la oscuridad y %&& 9 con luz
brillante.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
19/28
%otorresistencia
Un otorresistor esta 0ec0o de unsemiconductor de alta
resistencia. 6i la luzque incide en el dispositivo es de alta
recuencia, los otones son absorbidos por laelasticidad del
semiconductor dando a loselectrones la sufciente energía para
saltar labanda de conducción. +l electrón libre que
resulta y su 0ueco asociado- conduceelectricidad, de tal modo
que disminuye laresistencia.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
20/28
Celda %otoelctrica, %oto&oltaica o Solar
La celda otoeléctrica se utilizageneralmente como parte
constitutiva de unpanel solar, o como un componente central
del circuito de recarga de las baterías paraequipos portátiles o
que operan en regionessin acceso a la red eléctrica. :or lo tanto
elcampo de aplicación de las celdas
otoeléctricas es inmenso3 desde relo/es ycalculadores 0asta
dispositivos dese;alización, comunicación y satélites.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
21/28
Celda %otoelctrica, %oto&oltaica o Solar
La salida es proporcional a lailuminación incidente y
esrelativamente independiente del
volta/e implicado, los otodiodos sonun e/emplo de este tipo de
detector.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
22/28
Celda %otoelctrica, %oto&oltaica o Solar
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
23/28
Composición
La efciencia de conversión mediaobtenida por las celdas
disponiblescomercialmente producidas a partir
de silicio monocristalino- estáalrededor del %%, pero seg?n
latecnología utilizada varía desde el @>
de las células de silicio amoro 0asta el%! de las células de
siliciopolicristalino.
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
24/28
es&enta'as de las celdas
La vida ?til media a má"imorendimiento se sit?a en torno a los
=2a;os, período a partir del cual la
potencia entregada disminuye.
l $ l i
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
25/28
Panel $oto&oltaico.
Bl grupo de células otoeléctricas paraenergía solar se le conoce
como panelotovoltaico. Los paneles otovoltaicosconsisten en una red
de celdas solares
conectadas como circuito en serie paraaumentar la tensión de
salida 0asta el valordeseado usualmente se utilizan %=C o =!C-a la
vez que se conectan varias redes comocircuito paralelo para
aumentar la corrienteeléctrica que es capaz de proporcionar
eldispositivo.
% di d
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
26/28
%otodiodo
Un otodiodo es un diodo :Dconstruido de modo tal que la luzpueda
alcanzar la /untura :D y generar
portadores debido al eectootoeléctrico. 5e este modo,
seproducirá una corriente eléctrica
proporcional a la intensidad de la luzincidente.
% t di d
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
27/28
%otodiodo
+l uncionamiento del otodiodo radica enla separación de los
pares electrón
-
8/18/2019 Origenes de La Luz (1)
28/28
e$uer!o
