Diodos y Transistores

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



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



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

2



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

3



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.

4



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.

5



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

6



,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 <

7



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.

8



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.

9



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?.

10



!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#.

11



=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. .

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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

15



,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

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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.#

18



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

19



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

20

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica



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.

21

http://es.wikipedia.org/wiki/Conversor_de_potencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Conversor_de_potencia



• =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.

22



<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

23



+ototransistor/ransistor ,%ltie,isor

<P<

/ransistor de a9alancha

<P< /ransistor Schotty <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

24



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.

25



!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

26

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Luz

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Luz



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.

27



). 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.

28



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.

29



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<.

30



,I,LIOGRA&-A

Electr&nica /eor"a de Circ%itos 5oylestad o-ert =.: T Edici&n: Editorial Pearson

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Diodos y Transistores