Electrónica 1 Semiconductores y Unión PN

Electrónica 1

Semiconductores y Unión PN

Semiconductores

Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes.

Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen aislante.

Característica los Semiconductores

El comportamiento eléctrico de un semiconductor se caracteriza por los siguientes fenómenos:

- Los electrones libres son portadores de carga negativa y se dirigen hacia el polo positivo de la pila.

- Los huecos son portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila.

- Al conectar una pila, circula una corriente eléctrica en el circuito cerrado, siendo constante en todo momento el número de electrones dentro del cristal de silicio.

- Los huecos sólo existen en el seno del cristal semiconductor. Por el conductor exterior sólo circulan los electrones que dan lugar a la corriente eléctrica

Tipos de Semiconductores

 Semiconductores intrínsecos

 Semiconductores extrínsecos

 Semiconductor tipo N

 Semiconductor tipo P

Semiconductores Intrínsecos

Es un cristal de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos.

Semiconductores Extrínsecos

Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado.

Semiconductor Tipo N

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).

Cuando se añade el material dopante, aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante, ya que da algunos de sus electrones.

Semiconductor Tipo P

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).

Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.

Formación de la Unión PN

Los semiconductores tienen materiales de tipo P ("faltantes" de electrones, que en la base de Silicio o Germanio tienen como impureza al Indio) y los del tipo N ("sobrantes" de electrones, que tienen como impureza al Arsénico).

A la zona de contacto de un material P con otro N se la llama Unión PN, y en ella se da un fenómeno donde algunos de los electrones del material N muy cercano a la unión pasan a la zona P, "reequilibrando" la unión PN.

Si polarizamos al material así unido (que en este caso, es un Diodo), con el polo negativo en P y el positivo en N, agrandaremos la brecha central, y no hay pasaje de corriente (diodo polarizado en inversa).

Si ponemos el positivo en P y el negativo en N, "empujaremos" los electrones sobrantes de N hacia P y de allí, también los "atraeremos" hacia el polo + de la batería, por lo que el diodo conducirá (polarizado en directa).

Concepto, curva Característica y Funcionamiento del Diodo

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.

Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductorconectada a dos terminales eléctricos.

Curva Característica

El diodo normal (real) parte también del origen hacia arriba en una pendiente suave que se va curvando hacia arriba muy rápidamente ha partir de una tensión de 0,7 Voltios. A medida que sube, no llega a ser paralela al eje de la Y, pero casi. Y otra recta que parte también del origen hacia la izquierda y sigue casi paralela y muy cercana al eje X por debajo. Sigue así hacia la izquierda hasta un momento en que cae en vertical hacia abajo.

Funcionamiento del Diodo

Cuando se conecta un diodo como en la figura, pasa la corriente. Decimos que está polarizado de una forma directa. Si el diodo es de silicio, se observa una caída de tensión de 0,7 voltios, que es la tensión que se necesita para el proceso de la combinación entre huecos y electrones en la zona de unión de los semiconductores.

Tipos de diodos

DIODO DETECTOR O DE BAJA SEÑAL

Los diodos detectores también denominados diodos de señal o de contacto puntual, están hechos de germanio y se caracterizan por poseer una unión PN muy diminuta.

DIODO RECTIFICADOR

Los diodos rectificadores son aquellos dispositivos semiconductores que solo conducen en polarización directa (arriba de 0.7 V) y en polarización inversa no conducen. Estas características son las que permite a este tipo de diodo rectificar una señal.

DIODO ZÉNER

Un diodo zener es un semiconductor que se distingue por su capacidad de mantener un

Voltaje constante en sus terminales cuando se encuentran polarizados inversamente, y por ello seemplean como elementos de control, se les encuentra con capacidad de ½ watt hasta 50 watt ypara tensiones de 2.4 voltios hasta 200 voltios.

DIODO VARACTOR

El diodo varactor también conocido como diodo varicap o diodo de sintonía. Es un dispositivo semiconductor que trabaja polarizado inversamente y actúan como condensadores variables controlados por voltaje. Esta característica los hace muy útiles como elementos de sintonía en receptores de radio y televisión.

DIODO EMISOR DE LUZ (LED’s)

El diodo varactor también conocido como diodo varicap o diodo de sintonía. Es un dispositivo semiconductor que trabaja polarizado inversamente y actúan como condensadores variables controlados por voltaje.

Esta característica los hace muy útiles como elementos de sintonía en receptores de radio y televisión.

DIODO LÁSER

Los diodos láser, también conocidos como láseres de inyección o ILD’s. Son LED’s que emiten una luz monocromática,

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