7.4: Relación entre dispositivos

Figura\(\PageIndex{1}\): Los dispositivos que convierten entre electricidad y luz pueden clasificarse en función de si implican absorción, emisión espontánea o emisión estimulada. Los bordes gruesos indican categorías de dispositivos, mientras que los bordes delgados indican tipos de dispositivos de ejemplo.

Figura\(\PageIndex{2}\): Los dispositivos que convierten entre electricidad y luz pueden clasificarse según el tipo de material activo. Los bordes gruesos indican categorías de dispositivos, mientras que los bordes delgados indican tipos de dispositivos de ejemplo.

Los científicos han ideado una amplia variedad de dispositivos que convierten entre electricidad y luz, y han ideado una amplia variedad de aplicaciones para estos dispositivos. Abarcar todos esos dispositivos y todas sus aplicaciones está fuera del alcance de este texto. Sin embargo, este capítulo ha mostrado algunos de la variedad de dispositivos. Una forma de clasificar los dispositivos que convierten entre electricidad y luz es agruparlos en categorías en función de si involucran principalmente absorción, emisión espontánea o emisión estimulada. La figura\(\PageIndex{1}\) ilustra cómo clasificar muchos de los dispositivos discutidos en este capítulo de esta manera. Los óvalos indican absorción, los rectángulos redondeados indican emisión espontánea y los rectángulos indican emisión estimulada. En la figura, los bordes gruesos indican categorías de dispositivos mientras que los bordes delgados indican tipos de dispositivos de ejemplo. Las líneas punteadas indican dispositivos con materiales activos gaseosos, las líneas discontinuas indican materiales activos semiconductores, las líneas discontinuas y punteadas mixtas indican materiales activos en estado sólido, las líneas punteadas ampliamente espaciadas indican materiales activos conductores y las líneas continuas indican materiales mixtos u otros materiales activos.

Este diagrama está lejos de ser completo porque existen muchas otras categorías de dispositivos, y estas categorías pueden dividirse en otras subcategorías. Además, solo se muestran un puñado de dispositivos de ejemplo relacionados con algunos de los dispositivos específicos discutidos anteriormente. Este diagrama incluye dispositivos basados en absorción discutidos en el Capítulo 6. También incluye antenas discutidas en el Capítulo 4. La luz es una forma de radiación electromagnética con frecuencias en el rango visible. La luz puede ser absorbida por una célula solar y emitida espontáneamente por un LED, por ejemplo. Del mismo modo, las ondas electromagnéticas a longitudes de onda más largas pueden ser absorbidas o emitidas espontáneamente por antenas que son dispositivos con materiales activos conductores.

Una manera diferente de clasificar los dispositivos que convierten entre electricidad y luz es clasificarlos en función del tipo de material activo. Todos estos dispositivos implican la interacción de la luz y los átomos. Los átomos involucrados pueden ser parte de un gas, pueden ser dopantes dentro de un sólido aislante, pueden ser parte de un material semiconductor a granel o pueden ser parte de un sólido conductor. Esta forma de clasificar los dispositivos se ilustra en la Fig. \(\PageIndex{2}\). Las líneas punteadas indican dispositivos con materiales activos gaseosos, las líneas discontinuas indican materiales activos semiconductores, las líneas discontinuas y punteadas mixtas indican materiales activos en estado sólido, las líneas punteadas ampliamente espaciadas indican materiales activos conductores y las líneas continuas indican materiales mixtos u otros materiales activos. Al igual que en la figura anterior, los óvalos indican absorción, los rectángulos redondeados indican emisión espontánea y los rectángulos indican emisión estimulada. Las antenas se muestran dos veces en la categoría de dispositivos basados en conductores porque las antenas receptoras implican absorción mientras que las antenas transmisoras implican emisión espontánea También como en el gure anterior, los bordes gruesos indican categorías de dispositivos mientras que los bordes delgados indican tipos de dispositivos de ejemplo. Nuevamente, esta figura no muestra una lista completa de todos los dispositivos o categorías de dispositivos posibles, pero sí ilustra las relaciones entre algunos dispositivos discutidos en este capítulo.

Los dispositivos generalmente están diseñados para involucrar solo uno de estos procesos de absorción, emisión espontánea o emisión estimulada. Sin embargo, es posible que múltiples de estos procesos ocurran en un solo dispositivo dependiendo de cómo se opere. Por ejemplo, un láser semiconductor convierte la electricidad en luz mediante emisión estimulada cuando se suministra corriente por encima del umbral de láser. Si se suministra una corriente más débil, el dispositivo actuará como un LED que convierte la electricidad en luz por emisión espontánea. Si la luz brilla en el dispositivo y se mide el voltaje a través del dispositivo, el mismo dispositivo actúa como un fotodetector que convierte la luz en electricidad por absorción. Del mismo modo, los tubos fotomultiplicadores, las lámparas de descarga de gas y los láseres de gas involucran tubos de gas con electrodos para suministrar o medir electricidad. Al igual que muchos dispositivos de conversión de energía, estos dispositivos pueden convertir la electricidad en luz cuando se opera en una dirección y convertir la luz en electricidad cuando se opera en sentido inverso.