Casi todos los dispositivos electrónicos que se conectan con el mundo lo hacen mediante el uso de algún tipo de dispositivo sensorial que produce cambios en la carga eléctrica, el voltaje o la corriente en respuesta a algún otro fenómeno.
Un sensor de luz muy simple es el fotoresistor CdS. Esto está hecho de un material semiconductor. En la oscuridad, el material tiene una alta resistencia, pero a medida que agrega luz, los fotones que golpean el material le dan a los electrones unidos suficiente energía para saltar la banda de conducción a través del efecto fotoeléctrico (ver efecto fotoeléctrico) convirtiéndose en electrones libres y, por lo tanto, aumentando la conductancia / bajando la resistencia. Puede ser un poco complicado trabajar con ellos, ya que la resistencia puede variar desde un par de megaohmios hasta quizás 200 ohmios con luz brillante, y no reaccionan particularmente rápido.
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Otro es el fototransistor bipolar. En este tipo de dispositivo, la corriente del emisor base es proporcionada por el flujo de fotones excitados esencialmente por el mismo proceso, los fotones golpean el material semiconductor y liberan electrones. El fototransistor es una mejora en la sensibilidad y la velocidad sobre el fotorresistor, ya que un pequeño cambio en la corriente del emisor base puede ser amplificado por el propio dispositivo en la corriente del colector-emisor.
Un sensor de cámara utiliza matrices de millones de fotodiodos para “recoger” la luz. Cada fotodiodo está polarizado eléctricamente cuando está oscuro, permitiendo que fluya una pequeña “corriente oscura”. Cuando los fotones golpean el material semiconductor, una unión PN o PIN, los electrones se mueven hacia el cátodo, los agujeros hacia el ánodo. Los fotodiodos se pueden hacer muy pequeños y, particularmente para diodos PIN, son mucho más rápidos de responder que los fototransistores.
Los sensores incluyen un condensador para cada fotodiodo, denominado “pozo de carga”, que acumula la carga durante una exposición de ese flujo de corriente. Existen varias tecnologías diferentes (las cámaras más antiguas usan un dispositivo llamado dispositivo de carga acoplada, las cámaras más nuevas usan un sensor de imagen CMOS), pero después de una exposición, esta carga se convierte en voltaje y luego se envía a un convertidor analógico a digital , y tienes tu imagen, un píxel a la vez.
Las células fotovoltaicas son básicamente grandes fotodiodos sin polarización eléctrica, que explotan el efecto fotovoltaico. Este efecto se conoce desde principios del siglo XIX. En el pasado, se usaban pequeños dispositivos fotovoltaicos para medidores de luz y otros sensores de luz simples, pero en estos días, se usan abrumadoramente para recolectar energía solar y entregarla como electricidad.