DIODOS Y TRANSISTORES

TEORÍA DE SEMICONDUCTORES

• CONDUCTORES: escasa resistencia al paso de corriente

• AISLANTES: elevada resistencia paso corriente

• SEMICONDUCTORES: resistencia intermedia

semiconductores

• Su evolución técnica esta ligada al mundo de la informática

Los primeros ordenadores

utilizaban relés electromagnéticos

Esto se traduce en ordenadores de gran

volumen

Con el descubrimiento de los materiales semiconductores Germanio

Silicio

Se revoluciona la industria de las comunicaciones y de la informática

Se fabrican microchips de muy pequeño tamaño(que contienen resistencias, diodos, transistores)

Circuitos integrados

Si y Ge se caracterizan por tener 4 electrones en su capa de valencia

Por la regla del octeto cada átomo debe rodearse de 8 electrones para ser estable

Si cada átomo de silicio se rodea de 4 átomos de silicio

formando 4 enlaces covalentes

EL ÁTOMO QUEDA ESTABLE

ÁTOMO DE SILICIO

ELECTRONES COMPARTIDOS (enlace covalente)

ÁTOMO ESTABLE DE SILICIO CON LOS 8 ELECTRONES EN ÚLTIMA CAPACADA ÁTOMO QUEDA RODEADO DE 4 ÁTOMOS

El silicio así no conduce la corriente.

El mismo modelo sirve para el germanio

Pero ¿qué ocurre si añado impurezas al silicio o al germanio?

Es un aislante perfecto ya que no hay electrones libres

Vamos a añadir impurezas de antimonio(Sb)

Sustituyo átomos de silicio por antimonio

El Sb tiene 5 electrones en su capa de valencia

Sb

Ahora los cuatro átomos de silicio que rodean al antimonio (Sb) tienen un electrón cada uno para rellenar su última órbita (recordemos que el resto de electrones los consiguen de otros átomos de silicio vecinos)

Pero sobra un electrón

Al introducir muchas impurezas de Sb consigo un material cargado con exceso de electrones libres.

Lo llamaremos semiconductor extrínseco de tipo N(exceso de cargas negativas)

• Vamos ahora a introducir impurezas de boro o de galio que tienen 3 electrones en su capa de valencia

uno de los átomos de silicio se habrá quedado sin poder enlazar con el átomo de galio, ya que éste sólo puede ceder sus tres electrones de valencia a tres átomos… Ese átomo de silicio se habrá unido a su vez a otros tres átomos de silicio y tendrá siete electrones en su órbita externa, tres de ellos compartidos. Pero estará “inquieto” tratando de conseguir un electrón más para rellenar el hueco del octavo electrón… Aquí hay un hueco. A esta configuración de silicio dopado con átomos trivalentes la llamamos unsemiconductor de tipo P.

Vamos ahora a unir un semiconductor de tipo P con un semiconductor tipo N

Cerca de la unión

Los electrones en exceso de N tienden a ocupar los huecos libres de P (DIFUSIÓN)

En esa zona se forma una barrera llamada barrera de Potencial

HEMOS CREADO UN

DIODO

Se crea, entonces un campo eléctrico que produce corrientes de desplazamiento, que equilibran a las de difusión.

SE LE LLAMA TENSIÓN UMBRAL DEL DIODO(0,7v)

CONECTEMOS AHORA NUESTRO DIODO A UNA PILA

A) EN PRIMER LUGAR CONECTAMOS POLO POSITIVO DE LA PILA A POLO POSITIVO DEL DIODO

LOS ELECTRONES QUE SALEN DEL POLO NEGATIVO SON CAPACES DE SALTAR LA BARRERA DE POTENCIAL

Hay corriente eléctrica circulando a través del diodo

Se dice que el diodo está directamente polarizado.

El diodo permite paso de corriente a su travésSe comporta como interruptor cerrado

Conectamos ahora el polo positivo del diodo al negativo de pila y el negativo de diodo al positivo de pila

Los electrones que salen del polo negativo no son capaces de atravesar la barrera de potencial.

Los diodos así conectados se dice que están inversamente polarizados

Los diodos se comportan como interruptor abierto ya que no dejan pasar la corriente a su través

Funciones de un diodo

• Como el diodo solo deja pasar corriente en un sentido:

Se utiliza como RECTIFICADOR de corriente eléctrica (transforma corriente alterna en continua)

• Además el diodo actúa como protector de otros elementos(transistores) de corriente de extrarruptura.

• La corriente que fluye a través de una bobina crea un campo magnético que se derrumba de repente cuando se intenta abrir el interruptor electrónico, el transistor.

• El repentino colapso del campo magnético induce un breve alto voltaje en la bobina que es muy probable que dañe los transistores y circuitos integrados.

• El diodo de protección permite a la tensión inducida reconducirse por la bobina y el diodo de modo que el campo magnético muera lejos y rápidamente en un instante.

• Esto evita que la tensión inducida pueda convertirse en lo suficientemente alta como para causar daños a los transistores y circuitos integrados.

Tipos diodos

-diodo LED

-FOTODIODO

-diodo ZENER

DIODO LED

El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.

(Resina epoxy)

•

Los diodos LED suelen funcionar (trabajar) con una tensión de 2 V y un consumo de 20 mAsegún modelos. Cuando trabajemos con tensiones superiores hay que ponerle en serie una resistencia limitadora cuya caída de tensión consuma el voltaje de alimentación menos 2 V.

• Por ejemplo, la resistencia limitadora que hay que poner a un LED para conectarlo a una fuente de alimentación de 12 V será:

•

La caída de tensión que debe provocar la resistencia es de:

e = 12 - 2 = 10 V

por lo cual, su valor será:

R = e / I = 10V / 0,02A = 500 Ω

como no hay resistencias de 500 Ω, en vez de asociar resistencias en serie, se usa una de 560 Ω, la inmediatamente superior. De esta forma se protege el LED ante posibles subidas de tensión inesperadas y se alarga su vida.

RESUMIENDO

FOTODIODO

es un dispositivo que conduce una cantidad de corriente eléctrica proporcional a la cantidad de luz que lo incide (lo ilumina).

Esta corriente eléctrica fluye en sentido opuesto a la flecha del diodo y se llama corriente de fuga.

• El fotodiodo se puede utilizar como dispositivo detector de luz, pues convierte la luz en electricidad y esta variación de electricidad es la que se utiliza para informar que hubo un cambio en el nivel de iluminación sobre el fotodiodo.

A diferencia del LDR o fotorresistencia, el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminación y viceversa con mucha más velocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño

Diodo zener

• Se denominan también reguladores de tensión porque su misión es estabilizar los valores de voltaje a que está sometido un circuito.

• http://www.youtube.com/watch?v=gfmeTxqLeX0

http://www.youtube.com/watch?v=LIYnr0YH1lI