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3: Piroeléctricos y Electro-Ópticas

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    Los ingenieros eléctricos interesados en los materiales a menudo enfocan su estudio en semiconductores u ocasionalmente conductores. Sin embargo, los dispositivos de conversión de energía están hechos de todo tipo de materiales. En el último capítulo discutimos capacitores y dispositivos piezoeléctricos. Ambos están construidos a partir de una capa de material aislante entre conductores. Las propiedades de esta capa dieléctrica determinan las propiedades de los dispositivos resultantes. En este capítulo se analizan dos tipos adicionales de dispositivos que involucran la polarización material de aisladores, dispositivos piroeléctricos y dispositivos electro-ópticos. Al igual que con otros tipos de dispositivos de conversión de energía, estos pueden operar de dos maneras. Los dispositivos piroeléctricos pueden convertir una diferencia de temperatura en una polarización de material y, por lo tanto, electricidad, o pueden convertir una polarización de material en una diferencia de temperatura. Los dispositivos electroópticos pueden convertir la radiación electromagnética óptica en una polarización de material o viceversa. Al igual que con los dispositivos estudiados en el último capítulo, estos dispositivos se construyen alrededor de una capa dieléctrica, y la elección del material en la capa dieléctrica determina el comportamiento del dispositivo. Estudiar estos dispositivos vale la pena a pesar de que se encuentran significativamente con menos frecuencia que los condensadores y los dispositivos piezoeléctricos porque este estudio ilustra la variedad de dispositivos de conversión de energía que los ingenieros han producido.

    Si un sólido se calienta lo suficiente, se derrite. Algunos materiales tienen múltiples estructuras cristalinas que son estables a temperatura ambiente. Estos materiales pueden convertirse de una estructura cristalina a otra por calentamiento y enfriamiento. Eectos similares pueden ocurrir si la energía se suministra brillando un láser lo suficientemente fuerte sobre el material en lugar de calentarlo. Este capítulo no se refiere a efectos que impliquen fundir o cambiar térmicamente la estructura cristalina de una fase a otra. En cambio, consideramos el caso cuando se suministra una pequeña cantidad de energía, por calor o por radiación electromagnética. Las energías involucradas son suficientes para cambiar la polarización material y el impulso interno de los electrones pero no la ubicación de los núcleos del material, por ejemplo.

    Miniaturas: Dispositivo piroeléctrico. (CC BY-SA-NC 2.0 UK; vía https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/pyroelectricity/infrared.php TLP)


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