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diodos y transistores
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7/18/2019 Diodos y Transistores
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CAMPECHE
DIODOS Y TRANSISTORES
Alumno: Contreras Zapata Xayra Alexander
Grupo: MS4
Materia: Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales
Proe!or: Ing. Jonathan . !rt"# Ar$ona
San Francisco de Campeche, Camp., a 9 de Junio de 2014.
CONTENIDO
7/18/2019 Diodos y Transistores
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Tema! P"#ina
Introd%cci&n '
Diodos( )
*Principios y Conceptos )
* +%nciones 4
* Si,-olog"a
* /ipos de diodo 0'
*1sos en los siste,as de c&,p%to 02
/ransistores '3
*Principios y conceptos '3
*+%nci&n ''
*Si,-olog"a ')
*/ipos '4
*1sos en los siste,as de c&,p%to '
Concl%siones '2
5i-liogra6"a )3
INTRODUCCIÓN
1
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En este tra-a$o se pretende reali#ar %na pe7%e8a in9estigaci&n acerca de los tipos
de diodos y transistores 7%e existen: s%s caracter"sticas: 6%nciona,iento:
si,-olog"a: etc.
Co,o sa-e,os los diodos son %n co,ponente eléctrico de dos ter,inales 7%e
per,ite la circ%laci&n de la corriente eléctrica a tra9és de él en %n ,is,o sentido.
A%n7%e se de-e de aclarar 7%e todos los tér,inos 7%e se %san: se re6ieren al diodo
se,icond%ctor ya 7%e es el 7%e se %sa ,;s act%al,ente.
En la act%alidad los diodos son 6a-ricados a partir de la %ni&n de dos ,ateriales
se,icond%ctores de caracter"sticas op%estas: es decir: %n diodo de tipo < y otro de
tipo P: y a ésta estr%ct%ra se le a8aden dos ter,inales ,et;licos para la conexi&n
con el resto del circ%ito.
Se har; re6erencia a los transistores: 7%e son dispositi9os electr&nicos
se,icond%ctores: los c%ales c%,plen 6%nciones de a,pli6icadores: osciladores o
recti6icadores.
oy en d"a: pode,os encontrarlos: pr;ctica,ente: en todos los art"c%los
do,ésticos: tales co,o radios: tele9isores: la9adoras: ,icroondas: co,p%tadoras:
l;,paras: cel%lares: etc.
DIODOS
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Prin$ipio! % Con$epto!
=os diodos son dispositi9os se,icond%ctores 7%e per,iten hacer 6l%ir la electricidad
en %n solo sentido. =a 6lecha del s",-olo del diodo ,%estra la direcci&n en la c%al
p%ede 6l%ir la corriente. =os diodos son la 9ersi&n eléctrica de la 9;l9%la o t%-o de9ac"o y al principio los diodos 6%eron lla,ados real,ente 9;l9%las.
=a c%r9a caracter"stica de %n diodo consta de dos regiones( por de-a$o de cierta
di6erencia de potencial: se co,porta co,o %n circ%ito a-ierto >no cond%ce?: y por
enci,a de ella co,o %n circ%ito cerrado con %na resistencia eléctrica ,%y pe7%e8a.
De-ido a este co,porta,iento: se les s%ele lla,ar recti6icadores: ya 7%e son
dispositi9os capaces de s%pri,ir la parte negati9a de c%al7%ier se8al: co,o paso
inicial para con9ertir %na corriente alterna en corriente contin%a.
Siendo el diodo el dispositi9o electr&nico ,;s sencillo 7%e se presenta: dese,pe8a
%n papel ,%y i,portante en los siste,as electr&nicos. Con s%s caracter"sticas: 7%e
son ,%y si,ilares a la de %n interr%ptor sencillo: aparece en %na a,plia 9ariedad
de aplicaciones: 7%e 9an desde la ,;s sencillas a las ,;s co,ple$as. Ade,;s de
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los detalles de s% constr%cci&n y caracter"sticas: los datos y gr;6icas i,portantes se
encontrar;n en las ho$as de especi6icaciones y ta,-ién se est%diar;n con o-$eto de
aseg%rar %na co,presi&n de la ter,inolog"a 7%e se %tili#a: aparte de de,ostrar la
ri7%e#a de la in6or,aci&n 7%e los 6a-ricantes s%elen proporcionar.
As" entonces: lo 7%e se considera co,o el diodo ideal: es %n dispositi9o con dos
ter,inales: 7%e tiene el s",-olo y caracter"sticas 7%e se ,%estran en la 6ig%ra
anterior. De ,anera ideal: %n diodo cond%cir; corriente en la direcci&n 7%e de6ine la
6lecha del s",-olo: y act%ar; co,o %n circ%ito a-ierto en c%al7%ier intento por
esta-lecer corriente en direcci&n op%esta.
Mediante el sig%iente e$e,plo se pretende ,ostrar el 6%nciona,iento ideal de %n
diodo en circ%ito sencillo.
+ig%ra '( E$e,plo de 6%nciona,iento del diodo ideal.
Seg@n est; colocada la 6%ente: la corriente de-e circ%lar en sentido horario.
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En el circ%ito de la i#7%ierda: el diodo per,ite dicha circ%laci&n: ya 7%e la corriente
entra por el ;nodo: y éste se co,porta co,o %n interr%ptor cerrado. De-ido a esto:
se prod%ce %na ca"da de tensi&n de 03 en la resistencia: y se o-tiene %na
corriente de B,A.
En el circ%ito de la derecha: el diodo i,pide el paso de corriente: co,port;ndose
co,o %n interr%ptor a-ierto: y la ca"da de tensi&n en la resistencia es n%la( los 03
se aplican al diodo.
Se ha de aclarar 7%e todos estos conceptos se aplican al diodo se,icond%ctor: ya
7%e es el ,;s co,@n en la act%alidad. ste se 6or,a con s&lo $%ntar los ,ateriales
P y <. En el ,o,ento en 7%e son %nidos los dos ,ateriales: los electrones y los
h%ecos en la regi&n de la %ni&n se co,-inan: dando por res%ltado %na 6alta de
portadores en la regi&n cercana en la %ni&n. A esta regi&n de iones positi9os y
negati9os desc%-iertos: se le lla,a regi&n de agota,iento: de-ido al agota,iento
de portadores de esta regi&n.
Co,o el diodo es %n dispositi9o de dos ter,inales: la aplicaci&n de %n 9olta$e a
tra9és de s%s ter,inales per,ite tres posi-ilidades( sin polari#aci&n: polari#aci&n
directa y polari#aci&n in9ersa: Cada %na es %na condici&n 7%e dar; co,o res%ltado
7%e el %s%ario de-er; co,prender con claridad para 7%e el dispositi9o se apli7%e
en 6or,a e6ecti9a.
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Sin Polarización Aplicada (V D = 0V)
5a$o condiciones sin polari#aci&n: c%al7%iera de los portadores ,inoritarios
>h%ecos? en el ,aterial tipo < 7%e se enc%entren dentro de la regi&n de
agota,iento: pasar;n directa,ente al ,aterial tipo P. Mientras ,;s cercano se
enc%entre el portador ,inoritario a la %ni&n: ,ayor ser; la atracci&n de la capa de
iones negati9os y ,enor la oposici&n de los iones positi9os en la regi&n de
agota,iento del ,aterial tipo <. Con la idea de 7%e s%r$an an;lisis 6%t%ros: se
s%pone 7%e todos los portadores ,inoritarios del ,aterial tipo < 7%e se locali#an en
la regi&n de agota,iento de-ido a s% ,o9i,iento aleatorio pasar;n directa,ente al
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,aterial tipo P. Se p%ede considerar 7%e algo si,ilar pasa con los portadores
,inoritarios >electrones? del ,aterial tipo P.
=os portadores ,ayoritarios >electrones? del ,aterial tipo < de-en so-reponerse a
las 6%er#as de atracci&n de la capa de iones positi9os del ,aterial tipo <: y a la
capa de iones negati9os en el ,aterial tipo P: con el 6in de ,igrar hacia el ;rea
locali#ada ,;s all; de ;rea de agota,iento del ,aterial tipo P. Sin e,-argo: en el
,aterial tipo < el n@,ero de portadores ,ayoritarios es tan grande 7%e
in9aria-le,ente ha-r; %n pe7%e8o n@,ero de portadores ,ayoritarios >h%ecos? del
,aterial tipo P.
Si se exa,ina con c%idado la 6ig%ra 7%e se ,ostr& anterior,ente: se o-ser9ar; 7%e
las ,agnit%des relati9as de los 9ectores de 6l%$o son tales 7%e el 6l%$o neto en
c%al7%ier direcci&n es ig%al a cero. Esta cancelaci&n de los 9ectores se indica por
,edio de las l"neas cr%#adas. =a longit%d del 9ector 7%e representa el 6l%$o de
h%ecos se di-%$& en %na escala ,ayor 7%e el 6l%$o de los electrones con o-$eto de
de,ostrar 7%e la ,agnit%d de cada %no no necesaria,ente de-e ser la ,is,a para
la cancelaci&n del 6l%$o: y 7%e los ni9eles de dopado para cada ,aterial p%eden dar
co,o res%ltado % 6l%$o de portadores desig%al de electrones y h%ecos. En res%,en(
en a%sencia de %n 9olta$e de polari#aci&n aplicado: el 6l%$o neto de la carga en
c%al7%ier direcci&n para %n diodo se,icond%ctor es cero.
Condición de Polarización Inversa (V D < 0V)
Si %n potencial externo de 9olts se aplica a tra9és de la %ni&n P*< de tal 6or,a
7%e la ter,inal positi9a se enc%entre conectada con el ,aterial tipo < y la ter,inal
negati9a esté conectada con el ,aterial tipo P co,o se ,%estra en la sig%iente
6ig%ra: el n@,ero de iones positi9os en la regi&n de agota,iento del ,aterial tipo <
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se incre,entar; de-ido al gran n@,ero de electrones li-res atra"dos por el
potencial positi9o del 9olta$e aplicado. Por ra#ones si,ilares: el n@,ero de iones
negati9os se incre,entar; en el ,aterial tipo P. El e6ecto neto: por tanto: es %na
a,pliaci&n de la regi&n de agota,iento. Dicha a,pliaci&n esta-lecer; %na -arrera
de potencial de,asiado grande para ser s%perada por los portadores ,ayoritarios:
ade,;s de %na red%cci&n e6ecti9a del 6l%$o de los portadores ,ayoritarios a cero.
Sin e,-argo: el n@,ero de portadores ,inoritarios 7%e est;n entrando a la regi&n
de agota,iento no ca,-iar;n y dan co,o res%ltado 9ectores de 6l%$o de portadores
,inoritarios de la ,is,a ,agnit%d 7%e sin 9olta$e aplicado.
A la corriente 7%e existe -a$o las condiciones de polari#aci&n in9ersa se le lla,a
corriente de sat%raci&n in9ersa. sta es rara 9e# ,ayor 7%e %nos c%antos,icroa,peres: con excepci&n de los dispositi9os de alta potencia. El tér,ino
sat%raci&n pro9iene del hecho de 7%e alcan#a s% ,;xi,o ni9el con rapide# y no
ca,-ia de ,anera signi6icati9a con el incre,ento del potencial de polari#aci&n
in9ersa.
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Condición de Polarización Directa (V D > 0V)
1na condici&n de polari#aci&n directa o encendido se esta-lece al aplicar elpotencial positi9o al ,aterial tipo P y el potencial negati9o al ,aterial tipo <. Por
tanto para ,ayor re6erencia( 1n diodo se,icond%ctor tiene polari#aci&n directa
c%ando se ha esta-lecido la asociaci&n tipo P y positi9o: y tipo < y negati9o.
=a aplicaci&n de %n potencial de polari#aci&n directa D presionar; los electrones
en el ,aterial tipo < y los h%ecos en el ,aterial tipo P para 7%e se reco,-inen conlos iones cercanos a la %ni&n y red%cir; el ancho de la regi&n de agota,iento. El
6l%$o de electrones: portadores ,inoritarios: del ,aterial tipo P al ,aterial tipo < no
ha ca,-iado en ,agnit%d: pero la red%cci&n en el ancho de la regi&n de
agota,iento ha generado %n gran 6l%$o de portadores ,ayoritarios a tra9és de la
%ni&n. Ahora: %n electr&n del ,aterial tipo < o-ser9a %na -arrera ,%y red%cida en
la %ni&n: de-ido a la pe7%e8a regi&n de agota,iento y a %na 6%erte atracci&n del
potencial positi9o aplicado al ,aterial tipo P. Mientras se incre,ente en ,agnit%d la
polari#aci&n aplicada: la regi&n de agota,iento contin%ar; dis,in%yendo s%
anch%ra hasta 7%e %n 6l%$o de electrones p%eda pasar a tra9és de la %ni&n: lo 7%e
da co,o res%ltado %n incre,ento exponencial en la corriente.
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Curva Característica Caída de tensión en directa
=a electricidad %tili#a %na pe7%e8a energ"a para poder pasar a tra9és del diodo: de
6or,a si,ilar a co,o %na persona e,p%$a %na p%erta 9enciendo %n ,%elle. Esto
signi6ica 7%e hay %n pe7%e8o 9olta$e a tra9és de %n diodo cond%ciendo: este 9olta$e
es lla,ado ca"da de 9olta$e o tensi&n en directa y es de %nos 3. para todos los
diodos nor,ales 6a-ricados de silicio. =a ca"da de 9olta$e en directa de %n diodo es
casi constante c%al7%iera 7%e sea la corriente 7%e pase a tra9és de él por lo 7%e
tiene %na caracter"stica ,%y pron%nciada >gr;6ica corriente 9olta$e?.
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!ensión inversa
C%ando %na tensi&n o 9olta$e in9erso es aplicado so-re %n diodo ideal: este no
cond%ce corriente: pero todos los diodos reales presentan %na 6%ga de corriente
,%y pe7%e8a de %nos pocos FA o ,enos. Esto p%ede ignorarse o despreciarse enla ,ayor"a de los circ%itos por7%e ser; ,%cho ,;s pe7%e8a 7%e la corriente 7%e
6l%ye en sentido directo. Sin e,-argo: todos los diodos tiene %n ,;xi,o 9olta$e o
tensi&n in9ersa >%s%al,ente G3 o ,;s? y si esta se excede el diodo 6allar; y
de$ar; pasar %na gran corriente en direcci&n in9ersa: esto es lla,ada r%pt%ra.
Cone"ión # soldadura
=os diodos de-en conectarse de la 6or,a correcta: el diagra,a p%ede ser
eti7%etado co,o >H? para el ;nodo y >*? para el c;todo. El c;todo es ,arcado por
%na l"nea pintada so-re el c%erpo del diodo. =os diodos est;n rot%lados con s%
c&digo en %na pe7%e8a i,presi&n.
&un$ione! 'el 'io'o
Dependiendo del tipo de diodo 7%e se re6iere: éste c%,ple con di6erentes
6%nciones: entre las c%ales est;n(
=os diodos de se8al de %so general se e,plean en 6%nciones de trata,iento de la
se8al: dentro de %n circ%ito o -ien para reali#ar operaciones de tipo digital
6or,ando parte de p%ertas l&gicas y circ%itos e7%i9alentes.
=os diodos de alta 6rec%encia se e,plean en a7%ellas partes de %n circ%ito 7%e
de-en de 6%ncionar con 6rec%encias s%periores a 0 M#.
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=os diodos esta-ili#adores se e,plean: para prod%cir %na tensi&n entre s%s
extre,os constante y relati9a,ente independiente de la corriente 7%e los atra9iesa.
Apro9echan: para s% 6%nciona,iento: %na propiedad ,%y interesante 7%e presenta
la %ni&n se,icond%ctora c%ando se polari#a in9ersa,ente por enci,a de %n
deter,inado ni9el.
Dentro de los diodos especiales: est;n co,prendidos los diodos 9aricap >diodos
t@nel y diodos =ED?: los c%ales se e,plean en etapas de sinton"a de receptores de
radio y /(
Sim(olo#)a
S)m(olo De!$rip$i*n S)m(olo De!$rip$i*n
Diodo: recti6icador
S",-olo genérico
Diodo: recti6icador
S",-olo genérico
Diodo: recti6icador Diodo #enerS",-olo genérico
Diodo #ener Diodo #ener
Diodo #ener Diodo #ener
Diodo Pin Diodo Pin
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Diodo /%nel Diodo /%nel
Diodo recti6icador t%nel
Diodo Snap
Diodo de rec%peraci&n de
paso
Diodo 9aricap aractor Diodo 9aricap aractor
Diodo 9aricap aractor Diodo de 9olta$e 9aria-le
Diodo Schotty Diodo Schotty
Diodo s%presor de
tensi&n
Diodo s%presor de
tensi&n
Diodo de corriente
constante
Diodo sensi-le a la
te,perat%ra
Diodo e,isor l;serDiodo sensi-le al
,agnetis,o
+oto*diodo +oto*diodo -idireccional
+oto*diodo de c;todo
co,@n
+oto*diodo de c;todo
co,@n
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Diodo e,isor de l%# *
=ED
Diodo e,isor de l%# *
=ED
5icolor: depende de la
polaridad
Display de =ED:
seg,entos
Display de =ED:
al6an%,érico
Bx >letra A de e$e,plo?
Diodo de rot%ra <P< Diodo de rot%ra P<P
/riodo P<P<
P%ente de Kraet#
P%ente recti6icador dedo-le onda con 4 diodos
P%ente de Kraet#
P%ente recti6icador de
do-le onda con 4 diodos
P%ente de Kraet#
P%ente recti6icador de
do-le onda con 4 diodos
Tipo! 'e 'io'o
Diodos de se$al%
=os diodos de se8al son %sados en los circ%itos para procesar in6or,aci&n >se8ales
eléctricas?: por lo 7%e solo son re7%eridos para pasar pe7%e8as corrientes de hasta
033 ,A.
1n diodo de se8al de %so general: tal co,o el 0<404 est; hecho de silicio y tiene
%na ca"da de tensi&n directa de 3. .
14
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1n diodo de ger,anio tal co,o el !A23 tiene %na ca"da de tensi&n directa ,;s
-a$a de 3.' : y esto lo hace con9eniente para %sar en circ%itos de radio co,o
detectores los c%ales extraen la se8a de a%dio desde la dé-il se8al de radio.
Para %so general: donde la ,edia de la ca"da de tensi&n directa es ,enos
i,portante: los diodos de silicio son ,e$ores por7%e son ,enos 6;cil,ente da8ados
c%ando se s%eldan: tienen %na ,;s -a$a resistencia c%ando cond%cen: y tienen
,%y -a$a corriente de pérdida c%ando se les aplica %n 9olta$e en in9ersa.
Diodos &ecti'icadores (randes corrientes)
=os diodos recti6icadores son %sados en 6%entes de ali,entaci&n para con9ertir la
corriente alterna >AC? a corriente contin%a >DC?: %n proceso conocido co,o
recti6icaci&n. /a,-ién son %sados en circ%itos en los c%ales han de pasar grandes
corrientes a tra9és del diodo. /odos los diodos recti6icadores est;n hechos de silicio
y por lo tanto tiene %na ca"da de tensi&n directa de 3. .
Puentes recti'icadores
ay 9arias ,aneras de conectar los diodos para constr%ir %n recti6icador y con9ertir
la AC en DC. El p%ente recti6icador es %na de ellas y est; disponi-le en
encaps%lados especiales 7%e contienen los c%atro diodos re7%eridos. =os p%entes
recti6icadores se clasi6ican por s% ,;xi,a corriente y ,;xi,a tensi&n in9ersa.
/ienen c%atro pines o ter,inales( los dos de salida DC son rot%lados con H y *: los
de entrada AC est;n rot%lados con el s",-olo L.
Diodos ener
=os diodos #ener se %san para ,antener %n 9olta$e 6i$o: Est;n dise8ados para
tra-a$ar de %na 6or,a con6ia-le y no destr%cti9a dentro de s% #ona de r%pt%ra de
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,anera 7%e p%eden ser %tili#ados en in9ersa para ,antener -astante 6i$o el 9olta$e
entre s%s ter,inales.
Se p%eden disting%ir dos tipos de diodos co,%nes por s% c&digo y s% tensi&n
in9ersa la c%al est; rot%lada en el diodo. =os c&digos para diodos #ener s%elen ser
5ZX o 5Z. S% tensi&n in9ersa de r%pt%ra est; gra-ada con %na en el l%gar del
p%nto deci,al: as" por e$e,plo 4 signi6ica 4. .
=os diodos #ener est;n clasi6icados por s% tensi&n de r%pt%ra y s% ,;xi,a
potencia(
* El ,"ni,o 9olta$e o tensi&n de r%pt%ra disponi-le es '.4 .* =os rangos de potencia ,;s co,%nes est;n entre 433,N y 0.)N.
Diodos e*isores de luz
El a%,ento en el %so de pantallas digitales en las calc%ladoras: relo$es y todo tipo
de instr%,entos ha contri-%ido a generar el ,%y considera-le interés 7%e hoy en
d"a existe respecto a las estr%ct%ras 7%e e,iten l%# c%ando se polari#an en 6or,a
apropiada. En la act%alidad: los dos tipos 7%e se %tili#an con ,;s 6rec%encia para
lle9ar a ca-o esta 6%nci&n son el Diodo E,isor de =%# >=ED? y la pantalla de cristal
l"7%ido >=CD?.
Co,o s% no,-re lo indica: el diodo e,isor de l%# >=ED? es %n diodo 7%e e,ite l%#
9isi-le c%ando se energi#a. En c%al7%ier %ni&n P*< con polari#aci&n directa existe:dentro de la estr%ct%ra y en 6or,a pri,aria cerca de la %ni&n: %na reco,-inaci&n de
h%ecos y electrones. Esta reco,-inaci&n re7%iere 7%e la energ"a 7%e posee %n
electr&n li-re se trans6iera a otro estado. En todas las %niones P*< de
se,icond%ctor: parte de esta energ"a se e,ite co,o calor y otra parte en 6or,a de
6otones: En el silicio y el ger,anio el ,ayor porcenta$e se genera en 6or,a de calor
16
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y la l%# e,itida es insigni6icante. En otros ,ateriales: co,o el 6os6%ro arseni%ro de
galio o 6os6%ro de Kalio: el n@,ero de 6otones de energ"a de l%# e,itida es
s%6iciente para crear %na 6%ente de l%# ,%y 9isi-le. Al proceso de e,isi&n de l%#
,ediante la aplicaci&n de %na 6%ente de energ"a eléctrica se lla,a
electrol%,iniscencia.
Diodo Avalanc+a
Diodos 7%e cond%cen en direcci&n contraria c%ando el 9olta$e en in9erso s%pera el
9olta$e de r%pt%ra. Eléctrica,ente son si,ilares a los diodos Zener: pero 6%nciona
-a$o toro 6en&,eno: el e6ecto a9alancha. Esto s%cede c%ando el ca,po eléctrico
in9erso 7%e atra9iesa la %ni&n P*< prod%ce %na onda de ioni#aci&n: si,ilar a %na
a9alancha: prod%ciendo %na corriente. =os diodos a9alancha est;n dise8ados para
operar en %n 9olta$e in9erso de6inido son 7%e se destr%ya. =a di6erencia entre el
diodo a9alancha y el diodo #ener: es 7%e el ancho del canal del pri,ero excede la
li-re asociaci&n de los electrones: por lo 7%e se prod%cen colisiones entre ellos en
el ca,ino. =a @nica di6erencia pr;ctica es 7%e los dos tienen coe6icientes de
te,perat%ra de polaridades op%estas.
Diodo de Cristal
Es %n tipo de diodo de contacto. El diodo cristal consiste de %n ca-le de ,etal
a6ilado presionado contra %n cristal se,icond%ctor: general,ente galena o de %na
parte de car-&n. El ca-le 6or,a el ;nodo y el cristal 6or,a el c;todo. =os diodos
cristal tienen %na gran aplicaci&n en el radio galeno: =os diodos de cristal est;n
o-soletos: pero p%eden conseg%irse toda9"a alg%nos 6a-ricantes.
Diodo !,nel o -sa.i
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/ienen %na regi&n de operaci&n 7%e prod%ce %na resistencia negati9a de-ido al
e6ecto t@nel: per,itiendo a,pli6icar se8ales y circ%itos ,%y si,ples 7%e poseen dos
estados: De-ido a la alta concentraci&n de carga: los diodos t@nel son ,%y r;pidos:
p%eden %sarse en te,perat%ras ,%y -a$as: ca,pos ,agnéticos de gran ,agnit%d
y en entorno con radiaci&n alta.
Diodo !/r*ico
Este tér,ino ta,-ién se %sa para los diodos con9encionales %sados para
,onitorear la te,perat%ra a la 9ariaci&n de 9olta$e con la te,perat%ra: y para
re6rigeradores ter,oeléctricos. stos se hacen de se,icond%ctores: y a%n7%e ellos
no tienen ning%na %ni&n de recti6icaci&n: apro9echan el co,porta,iento distinto de
portadores de carga de los se,icond%ctores tipo P y < para transportar el calor.
otodiodos
/odos los se,icond%ctores est;n s%$etos a portadores de carga &pticos.
Keneral,ente es %n e6ecto no deseado: por lo 7%e ,%chos de los se,icond%ctores
est;n e,pacados en ,ateriales 7%e -lo7%ean el paso de la l%#. =os 6otodiodostiene la 6%nci&n de ser sensi-les a la l%#: por lo 7%e est;n e,pacados en ,ateriales
7%e per,iten el paso de la l%# y son por lo general PI< >tipo de diodo ,;s sensi-le
a la l%#?. 1n 6otodiodo p%ede %sarse en celda solares: en 6oto,etr"a o en
co,%nicaci&n &ptica. arios 6otodiodos p%eden e,pacarse en %n dispositi9o co,o
%n arreglo lineal o co,o %n arreglo de dos di,ensiones: Estos arreglos no de-en
con6%ndirse con los dispositi9os de carga acoplada.
Diodo Sc+ott.#
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El diodo Schotty est; constr%ido de %n ,etal a %n contacto de se,icond%ctor.
/iene %na tensi&n de r%pt%ra ,%cho ,enor 7%e los diodos P<. S% tensi&n de
r%pt%ra en corrientes de 0,A est; en el rango de 3.0B a 3.4B: lo c%al los hace
@tiles en aplicaciones de 6i$aci&n y pre9enci&n de sat%raci&n en %n transistor.
/a,-ién se p%eden %sar co,o recti6icadores con -a$as pérdidas a%n7%e s%
corriente de 6%ga es ,%cho ,;s alta 7%e la de otros diodos. =os diodos Schotty
son portadores de carga ,ayoritarios por lo 7%e no s%6ren de pro-le,as de
al,acena,iento de los portadores de carga ,inoritarios 7%e ralenti#an la ,ayor"a
de los de,;s diodos. /ienden a tener %na capacidad de %ni&n ,%cho ,;s -a$a 7%e
los diodos P< 7%e 6%ncionan co,o interr%ptores 9eloces y se %san para circ%itos dealta 9elocidad co,o 6%entes con,%tadas: ,e#clador de 6rec%encias y detectores.
U!o 'el 'io'o en lo! !i!tema! 'e $*mputo
Entre las ,%chas aplicaciones en 7%e se %san los diodos destacan(
Oecti6icador de ,edia onda
O ecti6icador de onda co,pletaO ecti6icador en paralelo
O Do-lador de tensi&n
O Esta-ili#ador Zener
O =ED
O =i,itador
O Circ%ito 6i$ador
O M%ltiplicador de tensi&nO Di9isor de tensi&n
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TRANSISTORES
Prin$ipio! % Con$epto!
El transistor es %n dispositi9o se,icond%ctor de tres capas 7%e consiste de dos
capas de ,aterial tipo < y %na capa tipo P: o -ien: de dos capas de ,aterial tipo P
y %na tipo <. Al pri,ero se le lla,a transistor <P<: en tanto 7%e al seg%ndo
transistor P<P.
Con el desarrollo tecnol&gico y e9ol%ci&n de la electr&nica: la capacidad de los
dispositi9os se,icond%ctores para soportar cada 9e# ,ayores ni9eles de tensi&n y
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corriente ha per,itido s% %so en aplicaciones de potencia. Es as" co,o
act%al,ente los transistores son e,pleados en con9ersores est;ticos de potencia:
controles para ,otores y lla9es de alta potencia >principal,ente in9ersores?:
a%n7%e s% principal %so est; -asado en la a,pli6icaci&n de corriente dentro de %n
circ%ito cerrado
En res%,en: %n transistor es %n co,ponente 7%e tiene: -;sica,ente dos
6%nciones(
* De$ar pasar o corta se8ales eléctricas a partir de %na pe7%e8a se8al de
,ando.
+ +%nciona co,o %n ele,ento a,pli6icador de se8ales.
&e1uisitos de la estructura de un transistor
• =a concentraci&n de portadores en la regi&n del colector de-e ser -a$a para
poder o-tener %na alta tensi&n de -readoQn de a9alancha de la %ni&n de
colector: es decir: 7%e la resisti9idad de la regi&n del colector de-e ser alta.
• =a concentraci&n de portadores en la regi&n de la -ase de-e ser alta en
co,paraci&n con la del colector: para estar seg%ros de 7%e la regi&n de
carga espacial se extiende principal,ente en la regi&n del colectorR es decir:
7%e la resisti9idad de la regi&n de -ase de-e ser in6erior a la de la regi&n de
colector.
• =a concentraci&n de portadores en la regi&n del e,isor de-e ser alt"si,a en
co,paraci&n con la regi&n de la -ase para o-tener %na alta eficiencia de
inyecciónR es decir: la resisti9idad de la regi&n del e,isor de-e ser -astante
in6erior a la de la regi&n de la -ase.
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• =a anch%ra de la regi&n de la -ase de-e ser pe7%e8a en co,paraci&n con la
longit%d de di6%si&n de los portadores ,inoritarios para 7%e haya %na alta
eficiencia de transporte.
• =a ,o9ilidad de los portadores ,inoritarios en la regi&n de la -ase de-e ser
alta para 7%e p%eda ha-er %na alta eficiencia de transporte.
• =a %ni&n de e,isor de-e estar directa,ente polari#ada.
&un$ione! 'el tran!i!tor
=os transistores a,pli6ican corriente: por e$e,plo: p%eden ser %sados para
a,pli6icar la pe7%e8a corriente de sal"a de %n circ%ito integrado l&gico de tal 6or,a
7%e p%eda ,ane$ar %na -o,-illa % otro dispositi9o de ,%cha corriente.
1n transistor p%ede ser %sado co,o %n interr%ptor >ya sea a la ,;xi,a corriente: o
encendido !<: o con ning%na corriente: o apagado !++? y co,o a,pli6icador
>sie,pre cond%ciendo corriente?. =a cantidad a,pli6icada de corriente es lla,ada
ganancia de corriente.
Ciertos transistores est;n constr%idos de tal ,anera: 7%e 6%ncionan ,e$or co,o
con,%tadores: y otros co,o a,pli6icadores. Sin e,-argo: en caso de necesidad:
la ,ayor"a de los transistores se p%eden %sar tanto para con,%tar co,o para
a,pli6icar.
A pesar de todo: en la ,ayor parte de los casos esto reperc%te des6a9ora-le,ente
en los res%ltados. Por esta ra#&n: los transistores se clasi6ican: en general: en
a,pli6icadores o con,%tadores: pero no s%elen hacer las dos 6%nciones.
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<o es: por tanto: el transistor en s" el 7%e decide si tiene 7%e con,%tar o a,pli6icar:
sino el circ%ito de control: es decir: el dispositi9o 7%e controla el transistor y 7%e
deter,ina 7%e 6%ncione de %na % otra ,anera.
Sim(olo#)a
S)m(olo De!$rip$i*n S)m(olo De!$rip$i*n
/ransistor <P<Se p%ede encontrar
representado con o sin
c"rc%lo
S",-olo genérico
/ransistor P<P
/ransistor <P<
epresentaci&n sin c"rc%lo
/ransistor P<P
Act%ali#aci&n del s",-olo
/ransistor P<P con
colector %nido a la
c%-ierta
/ransistor t%nel
/ransistor 1J/*< 1ni%ni&n/ransistor 1J/*P
1ni%ni&n
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+ototransistor/ransistor ,%ltie,isor
<P<
/ransistor de a9alancha
<P< /ransistor Schotty <P<
/ransistor J+E/: canal < /ransistor J+E/: canal P
/ransistor J+E/: canal < /ransistor J+E/: canal P
/ransistor J+E/: canal < /ransistor J+E/: canal P
P1/: 1ni%ni&n
progra,a-le
/ransistor Darlington
<P<
/ransistor Darlington <P< /ransistor S#ilay
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Tipo! 'e tran!i!tor
ay dos tipos de transistores est;ndar: <P< y P<P: con di6erentes s",-olos de
circ%ito. =as letras hacen re6erencia a las capas de ,aterial se,icond%ctor %sado
para constr%ir el transistor. =a ,ayor"a de los transistores %sados hoy son <P<por7%e este es el tipo ,;s 6;cil de constr%ir %sando silicio.
!ransistor 2P2
1na estr%ct%ra <P< 6%ncionar; de 6or,a an;loga a la estr%ct%ra P<P. /a,-ién en
este caso tene,os dos %niones P<: esta 9e# separadas por %na 6ina regi&n de tipo
P. Co,o en el transistor P<P: la pri,era %ni&n: el e,isor: est; directa,entepolari#ada: y la seg%nda: el colector: in9ersa,ente.
Sin e,-argo: existen dos di6erencias i,portantes 7%e hay 7%e recordar.
En pri,er l%gar: las tensiones de tra-a$o ser;n op%estas a las del transistor P<P.
El e,isor de tipo < de-e estar polari#ado negati9a,ente respecto a la -ase de tipo
P para 6%ncionar directa,ente: y el colector: sie,pre respeto a la -ase:
positi9a,ente: para 6%ncionar in9ersa,ente.
En seg%ndo l%gar: ahora el e,isor de tipo < inyectar; electrones en la -ase de tipo
P y estos electrones se con9ertir;n en portadores ,inoritarios y se di6%ndir;n a
tra9és de la regi&n de -ase hasta 7%e el ca,po eléctrico: prod%cido por el potencial
positi9o: los arrastre a lo largo de la %ni&n de colector.
En general: los transistores de tipo <P< p%eden 6%ncionar ,;s r;pida,ente: es
decir: 7%e p%eden ponerse en 6%nciona,iento o en corte ,;s r;pida,ente 7%e los
P<P.
Si a esto se le %ne el hecho de 7%e el coste de 6a-ricaci&n de los transistores <P<
es ,enor: se entiende por7%é los transistores de tipo <P< se %san ,;s 7%e los
P<P.
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!ransistor P2P
En el tipo P<P: la pri,era regi&n polari#ada positi9a,ente reci-e el no,-re
de emisor : por7%e e,ite o inyecta lag%nas a lo largo de la %ni&n directa,entepolari#ada en la regi&n central de tipo <. =a 6ina regi&n central de tipo < se
lla,a baseR la seg%nda regi&n de tipo P se lla,a colector . Est; polari#ada
negati9a,ente para recoger las lag%nas 7%e pro9ienen de la regi&n central a tra9és
de la seg%nda %ni&n polari#ada in9ersa,ente.
=a pri,era %ni&n: entre e,isor y -ase: se lla,a %ni&n de e,isor: y la seg%nda:entre -ase y colector: %ni&n de colector. a he,os 9isto 7%e es necesario 7%e la
concentraci&n de lag%nas en el e,isor de tipo P sea ,ayor 7%e la concentraci&n de
electrones en la -ase de tipo <R la regi&n de e,isor est; ,%cho ,;s dopada 7%e la
regi&n de -ase. ere,os ,;s adelante 7%e la regi&n de colector es desea-le 7%e
esté ,enos dopada 7%e la regi&n de -ase.
ototransistor
=os 6ototransistores son sensi-les a la radiaci&n electro,agnética en 6rec%encias
cercanas a la de la l%# 9isi-leR de-ido a esto s% 6l%$o de corriente p%ede ser
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reg%lado por ,edio de la l%# incidente. 1n 6ototransistor es: en esencia: lo ,is,o
7%e %n transistor nor,al: s&lo 7%e p%ede tra-a$ar de ' ,aneras di6erentes(
• Co,o %n transistor nor,al con la corriente de -ase >I5? >,odo co,@n?R
• Co,o 6ototransistor: c%ando la l%# 7%e incide en este ele,ento hace las
9eces de corriente de -ase. >IP? >,odo de il%,inaci&n?.
!ransistores 3asados en sus procesos de 'a3ricación4
0. ransistores de punta de contacto! El transistor original 6%e de esta clase
y consist"a en electrodos de e,isor y colector 7%e toca-an %n pe7%e8o
-lo7%e de ger,anio lla,ado -ase. El ,aterial de la -ase pod"a ser de
tipo < y del tipo P y era %n c%adrado de 3.3B p%lgada de lado
aproxi,ada,ente. A ca%sa de la di6ic%ltad de controlar las
caracter"sticas de este 6r;gil dispositi9o: ahora se le considera o-soleto.
'. ransistor de unión por crecimiento! =os cristales de esta clase seo-tienen por %n proceso de creci,iento partiendo de ger,anio y de
silicio 6%ndidos de ,anera 7%e presenten %niones ,%y poco separadas
e,-e-idas en la pastilla.El ,aterial de i,p%re#a se ca,-ia d%rante el
creci,iento del cristal para prod%cir lingotes P<P o <P<: 7%e l%ego son
cortados para o-tener pastillas indi9id%ales. =os transistores de %ni&n se
p%eden s%-di9idir en tipos de %ni&n de creci,iento: %ni&n de alineaci&n y
de ca,po interno. El transistor del @lti,o tipo es %n dispositi9o de %ni&n
de alineaci&n en 7%e la concentraci&n de i,p%re#as 7%e est; contenida
dentro de %na cierta regi&n de la -ase a 6in de ,e$orar el
co,porta,iento en alta 6rec%encia del transistor.
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). ransistor de unión difusa! Esta clase de se,icond%ctor se p%ede %tili#ar
en %n ,argen ,;s a,plio de 6rec%encias y el proceso de 6a-ricaci&n ha
6acilitado el %so de silicio en 9e# de ger,anio: lo c%al 6a9orece la
capacidad de potencia de la %nidad. =os transistores de %ni&n di6%sa se
p%eden s%-di9idir en tipos de di6%si&n @nica >ho,etaxial?: do-le di6%si&n:
do-le di6%si&n planar y triple di6%si&n planar.
4. ransistores epita"iales( Estos transistores de %ni&n se o-tienen por el
proceso de creci,iento en %na pastilla de se,icond%ctor y procesos
6otolitogr;6icos 7%e se %tili#an para de6inir las regiones de e,isor y de
-ase d%rante el creci,iento. =as %nidades se p%eden s%-di9idir entransistores de -ase epitaxial: capa epitaxial y so-recapa >o9erlay?.
B. ransistores de efecto de campo! El transistor de e6ecto de ca,po de
%ni&n >J+E/?: o transistor %nipolar: 6%e desc%-ierto en 02': pero hasta
02B no se constr%y& el pri,er transistor pr;ctico de e6ecto de ca,po.
Se p%ede considerar a este dispositi9o co,o si 6%ese %na -arra: o canal:
de ,aterial se,icond%ctor de silicio de c%al7%iera de los tipos < o P. En
cada extre,o de la -arra se esta-lece %n contacto &h,ico: 7%e
representa %n transistor de e6ecto de ca,po tipo < en s% 6or,a ,;s
sencilla. Si se di6%nden dos regiones P en %na -arra de ,aterial <
>desde los extre,os op%estos del canal <? y se conectan externa,ente
entre s": se prod%ce %na p%erta o grad%ador. 1n contacto se lla,a
s%rtidor y el otro drenado. Si se aplica %na tensi&n positi9a entre el
drenador y el s%rtidor y se conecta la p%erta al s%rtidor: se esta-lece %na
corriente. Esta corriente es la ,;s i,portante en %n dispositi9o de e6ecto
de ca,po y se le deno,ina corriente de drenador con polari#aci&n cero
>IDSS?.+inal,ente: con %n potencial negati9o de p%erta deno,inado
tensi&n de estrang%la,iento >pinch*o66? cesa la cond%cci&n en el canal.
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U!o 'el tran!i!tor en lo! !i!tema! 'e $*mputo
Con el transistor 9ino la ,iniat%ri#aci&n de los co,ponentes y se lleg& al
desc%-ri,iento de los circ%itos integrados: en los 7%e se colocan: en pocos
,il",etros c%adrados: ,iles de transistores. Estos circ%itos constit%yen el origen delos ,icroprocesadores y: por lo tanto: de los ordenadores act%ales. Por otra parte:
la s%stit%ci&n en los ,onta$es electr&nicos de las cl;sicas y antig%as 9;l9%las de
9ac"o por los transistores: red%ce al ,;xi,o las pérdidas de calor de los e7%ipos.
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CONCLUSIONES
=os diodos se,icond%ctores son los ,;s co,%nes act%al,ente: y son %n
co,ponente eléctrico de dos ter,inales: los c%ales per,iten 7%e circ%le la corriente
eléctrica a tra9és de él pero en %n solo sentido.
=a 6lecha del s",-olo del diodo indica la direcci&n en la c%al 6l%ye la corriente
eléctrica.
Se clasi6ican en diodos <P y P<: los c%ales se 6or,an de la sig%iente ,anera( se
%nen los dos ,ateriales y los electrones as" co,o los h%ecos en la regi&n de la
%ni&n se co,-inan: esto da co,o consec%encia %na 6alta de portadores en la
regi&n cercana a la %ni&n >regi&n de agota,iento?. Esto trae co,o consec%encia
7%e los electrones de la #ona < pasan a la #ona P >dependiendo del diodo? y los
h%ecos de la #ona P pasan a la <: es decir: %no de los electrones 7%e pasa por la
%ni&n: se reco,-ina con %n h%eco apareciendo as" %na carga negati9a y al pasar el
h%eco de %na #ona a otra: se pro9oca %n de6ecto de carga positi9a en %na de las
#onas: con lo 7%e ta,-ién aparece %na carga negati9a.
=os transistores son a7%ellos ele,entos 7%e han 6acilitado el dise8o de circ%itos
electr&nicos de ta,a8o red%cido. /ienen dos 6%nciones: de$ar pasar o cortar
se8ales eléctricas: o a,pli6ica las se8ales.
Act%al,ente: los pode,os encontrar en los art"c%los de la 9ida diaria: tales co,o
tele9isores: co,p%tadoras: cel%lares: l;,paras: etc. Di9idiéndose en transistores
P<P y <P<.
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,I,LIOGRA&-A
Electr&nica /eor"a de Circ%itos 5oylestad o-ert =.: T Edici&n: Editorial Pearson
http(QQQ.electronica6acil.nett%torialesDiodos*Se,icond%ctores.php
http(QQQ.si,-ologia*electronica.co,si,-olos*electricos*electronicossi,-olos*
diodos.ht,
http(QQQ.reocities.co,Paris9illa42capit)cap)Ugral.ht,
http(6%ncion*de*transistores.-logspot.,x
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