Cosa sono i fotorilevatori?

I fotorilevatori sono dispositivi in ​​grado di rilevare l'energia elettromagnetica, in genere la luce, che contiene particelle di fotoni che sono un tipo di energia elettromagnetica. Sebbene ce ne siano molti tipi, i più comuni sono meccanici, biologici, chimici. I fotorilevatori possono anche essere usati come termometri per misurare le radiazioni, generare tensione, amplificare una corrente esistente e registrare immagini. Le piante usano persino una forma di fotorilevamento per guidare la loro crescita, poiché le loro cellule reagiscono alla luce e crescono verso di essa. Naturale o artificiale, tutti i fotorilevatori condividono un principio comune: una reazione innescata dalla presenza di luce.

Un esempio di un sensore meccanico di questo tipo sarebbe un sistema di sicurezza laser che rileva la presenza della luce laser e la sua interruzione, per determinare le intrusioni e attivare un allarme. Il sensore biologico più comunemente noto è l'occhio, che rileva e reagisce alla luce per interpretare i segnali ottici, che invia quindi al cervello come immagine. La pellicola fotografica è una delle forme più semplici di sensori chimici: usa la luce per imprimere un'immagine sulla sua superficie. I fotografi sviluppano il loro film in camera oscura per evitare di rovinarlo, qualora il film avesse una reazione chimica alla luce.

Con una vasta gamma di usi, i fotorilevatori compaiono ovunque dai telescopi per il rilevamento di particelle al Large Hadron Collider agli occhiali da sole sensibili ai raggi UV. La maggior parte dei fotorilevatori sono calibrati per rilevare la luce e le radiazioni su uno spettro molto specifico, che va dall'ultravioletto all'infrarosso. I dispositivi a infrarossi, come i sensori di calore e i telecomandi della televisione, usano la luce sullo spettro infrarosso per trasmettere un segnale, che viene catturato e interpretato da un rivelatore. Quando si preme un pulsante su un telecomando del televisore, il telecomando emette un segnale a infrarossi su una lunghezza d'onda invisibile all'occhio umano. Il televisore intercetta e interpreta il segnale come comando per abbassare il volume, cambiare canale o accendere o spegnere.

A seconda del loro scopo, i fotorilevatori possono avere una varietà di altre funzioni. Ad esempio, i semiconduttori e i circuiti di semiconduttori utilizzano i fotorilevatori per condurre una corrente elettrica trasformando la luce in elettricità. Quando il semiconduttore viene esposto alla luce nel suo spettro target, il materiale semiconduttore assorbe i fotoni che agiscono sugli elettroni per separare le coppie elettrone-buco e creare elettroni in uno stato eccitato. Questo risultato consente agli elettroni di viaggiare liberamente come mezzo conduttivo, creando una fotocorrente . Questa azione conduttiva rende i semiconduttori un componente chiave di base di praticamente tutta l'elettronica moderna.