Aplicaciones del transistor y su construcción a partir de polímeros

Aplicaciones del transistor y su construcción a partir de polímeros

Corporación Universitaria Autónoma del Cauca

Facultad Ingeniería Electrónica

Brian Alexander Valencia Jimenez

RESUMEN

Se presenta un sistema que se utiliza  para el diseño de corrientes DC, implementando las características de transistores BJT en su región activa, región que depende de la tensión de codo, la potencia máxima que puede soportar este y la tensión de polarización y a partir de estos parámetros se identifica el rango de la resistencia de carga que garantiza la corriente constante. También se hablara sobre la construcción de un transistor de efecto de campo por medio de polímeros el cual es dopado para acercar su conductividad a la de un semiconductor normal. Y finalmente se tratara el tema del transistor con un único electron.

INTRODUCCION

Cuando en los laboratorios se pone en práctica los circuitos eléctricos siempre se busca validar los teoremas que se vieron en la teoría como lo son los teoremas de Norton y de Thevenin los cuales necesitan fuentes de tensión y de corriente respectivamente, las fuentes de tensión son de fácil obtención y además existe una gran extensión comercial. Pero si lo que se busca es una fuente de corriente tendremos problemas, ya que estas son menos comunes y su comercialización es restringidas por tanto son difíciles de conseguir. “Las fuentes de corriente son utilizadas en equipos de medición para caracterizar la resistencia o impedancia de ciertos elementos”[1] también son utilizados para validar el teorema de Norton y en aplicaciones de electro-medicina y electo-química ya que estas necesitan algunos procesos en los que se establecen corrientes constantes. Cuando se utilizan fuentes de corriente estas mantienen la intensidad eléctrica constante, a demás son independientes de la carga y son capaces de abastecer corriente en AC y DC. Para el caso de la fuente DC existen varias alternativas de diseño que van desde la implementación de circuitos electrónicos básicos hasta complejos sistemas de circuitos como los de suicheo de elementos de potencia.

Hablando del transistor con un único electrón, La tecnología CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) es una de las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. La cual ha sufrido cambios fundamentales debido a la aparición de los efectos cuánticos que no se tuvieron en cuenta previamente. Los dispositivos nanoelectronicos SET (Single-electron transistor) a pesar de los problemas que poseen en su fabricación, son señalados como futura célula básica para el desarrollo de sistemas electrónicos.

Si se habla de polímeros se debe saber que estos poseen una gran oposición al paso de la corriente, a su vez poseen características mecánicas y térmicas muy variables. Por mucho tiempo se pensó que estos materiales solo se podían usar como aislantes eléctricos pero esto cambio con el descubrimiento de los polímeros conductores, como se mencionó anteriormente estos materiales son aislantes pero si se le añade un dopaje químico estos alcanzan un nivel de conductividad muy similar a la de los metales al principio se puede manejar su conductividad en un rango de 10-11S/cm a 105S/cm.

FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA FCDC

[pic 1]Las fuentes de corriente tienen ciertas características en su funcionamiento y es que estas poseen una dependencia entre la corriente, la tensión de polarización, impedancia de carga y el elemento de control o sea el transistor. Para demostrar la relación que existe entre estos elementos se puede analizar el siguiente circuito, utilizando un transistor BJT

VCC = VCE +VRC     (1)

PCE = PCC – PRC    (2)

VCE= VCC – RC • IC  (3)

Donde:

IC Corriente de colector (Carga)

RC Resistencia de carga

VCC Tensión de polarización

VRC Tensión resistencia de carga

VCE Tensión colector-emisor

PCC Potencia de la fuente de alimentación

PRC Potencia de la resistencia de carga

PCE Potencia elemento de control (Transistor

BJT)

En la ecuación 1 a la 3 observamos que:

Tenemos un voltaje Vcc  y una Ic que es constante por lo tanto se sabe que si aumenta RC aumenta VRC  lo que limita el funcionamiento de la fuente de corriente continua RC < VCC -  VCEmin / I, donde VCEmin  es el voltaje mínimo del transistor BJT para asegurar su funcionamiento.  

Teniendo en cuenta las anteriores condiciones si RC es muy pequeña el

Transistor debería disipar una potencia PCE  = (VCC – RC IC) esto restringe la capacidad del transistor

Si se llegase a implementar una fuente que funcione con rangos muy elevados de corriente se hace necesario evaluar VCC y RC

USO DE POLIMEROS PARA LA CONSTRUCCION DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

En la actualidad los polímeros se utilizan como semiconductores en el desarrollo de tecnologías como la microelectrónica a su tiempo se realizan una gran cantidad de estudios sobre las aplicaciones de estos materiales con la finalidad de derrocar al silicio y al arseniuro de galio los cuales son los materiales más usados en el mundo

El primer polímero se descubrió en 1955 y se le nombro poliacetileno el cual fue simplificado como un producto que tiene un polvo oscuro insoluble. 20 años después en el instituto de tecnología en Tokio se obtuvo de forma accidental un material en forma de película elástica brillante, posteriormente fue llevada a la universidad de Pennsylvania donde se le realizaron una cantidad de exámenes sobre sus propiedades químicas y eléctricas gracias a estos estudios se descubrieron las características de conductividad que tiene el poliacetileno también existen otros polímeros que comparten la misma estructura molecular que el poliacetileno, por ejemplo: polipirrol, politiofeno, parafenilineo.

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