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Fundamentos de MecatrónicaSemiconductores
Ricardo-Franco [email protected]
Escuela Universitaria de Ingeniería MecánicaUniversidad de Tarapacá
Arica, Chile
November 18, 2015
R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Cinemática Inversa November 18, 2015 1 / 34
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1 IntroducciónConductoresCristales de Silicio
2 DiodosDiodo IdealOperación FísicaDiodo Real
3 TransistoresEstructura FísicaSimbologíaAmplificadores de CorrienteAplicaciones
4 Referencias
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Introducción
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1 IntroducciónConductoresCristales de Silicio
2 DiodosDiodo IdealOperación FísicaDiodo Real
3 TransistoresEstructura FísicaSimbologíaAmplificadores de CorrienteAplicaciones
4 Referencias
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Introducción Conductores
ConductoresLos buenos conductores presentan ciertas características a nivelde átomo. El átomo del cobre tiene 29 electrónes (ver foto); 2, 8,18, 1.En electrónica, la banda más importante es la última, la banda devalencia. Ésta se encuentra a la mayor distancia del núcleo.Sus electrones no se mueven muy rápido porque no necesitanmucha fuerza centrífuga para mantenerse alejados del núcleo.
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Introducción Conductores
ConductoresDefinimos el centro del átomo como la suma de todas las cargaspositivas del núcleo menos todas las cargas negativas de lasorbitas exceptuando la de valencia.Se dice que el cobre posee un electrón libre ya que es muy fácilexpulsar el electrón de valencia para producir una corriente. Senecesita un voltaje pequeño.
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Introducción Cristales de Silicio
Cristales de SilicioEl silicio tiene originalmente 4 electrones de valencia pero aljuntarse con otros átomos de Silicio, éstos se emparejan con losde los vecinos, y se dice que los átomos forman un cristal y quequedan con 8 electrones de valencia c/u.Los electrones que se "emparejan" con los de los vecinos formanenlaces covalentes los cuales hacen que estos pares dejen degirar ya que son atraídos por los centros (4+) de los átomosadyacentes con igual fuerza.
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Introducción Cristales de Silicio
Cristales de SilicioLa órbita de valencia no puede tener más de 8 electrones.Saturación de valencia.Nadie está muy seguro del motivo de ésto.En este estado, el Silicio se convierte en un excelente aislador.
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Introducción Cristales de Silicio
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Diodos
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1 IntroducciónConductoresCristales de Silicio
2 DiodosDiodo IdealOperación FísicaDiodo Real
3 TransistoresEstructura FísicaSimbologíaAmplificadores de CorrienteAplicaciones
4 Referencias
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Diodos Diodo Ideal
El Diodo Ideal
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Diodos Diodo Ideal
Circuitos No-linealesHasta ahora sólo hemos visto circuitos lineales.Los circuitos no-lineales son circuitos no-derivables (ver foto).Los circuitos no lineales son muy útiles. Se utilizan para:
I rectificar señales;I generar señales de onda;I etc.
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Diodos Diodo Ideal
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Diodos Operación Física
Construcción - Unión PN
Material Tipo N: Exceso de electrones. Silicio contaminado conimpurezas de, e.g., fósforo; elemento pentavalente.Material Tipo P: Exceso de huecos. Silicio contaminado conimpurezas de, e.g., boro; elemento trivalente.
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Diodos Operación Física
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Diodos Operación Física
Unión PN en circuito abierto
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Diodos Operación Física
Polarización Inversa
Cuidado con la región de ruptura!
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Diodos Operación Física
Polarización Directa
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Diodos Diodo Real
Diodo real
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Diodos Diodo Real
Diodo real
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Diodos Diodo Real
Diodo real
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Diodos Diodo Real
Uso de Caída de Voltaje de Diodos
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Diodos Diodo Real
Aplicación Típica
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Transistores
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1 IntroducciónConductoresCristales de Silicio
2 DiodosDiodo IdealOperación FísicaDiodo Real
3 TransistoresEstructura FísicaSimbologíaAmplificadores de CorrienteAplicaciones
4 Referencias
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Transistores Estructura Física
Estructura Física
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Transistores Estructura Física
Estructura Física
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Transistores Simbología
Simbología
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Transistores Simbología
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Transistores Amplificadores de Corriente
Transistor NPN como amplificador de corriente
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Transistores Amplificadores de Corriente
Transistor PNP como amplificador de corriente
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Transistores Aplicaciones
Transistores en Corte y Saturación
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Transistores Aplicaciones
Transistores en Corte y Saturación
En corte: ib = 0, ie = 0, Ic = 0.
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Transistores Aplicaciones
Transistores en Corte y Saturación
En saturación: Ib > corriente de saturación.
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Transistores Aplicaciones
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Referencias
BibliografíaSEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth Carless. Microelectroniccircuits. Oxford university press, 1998. (4th Edition).MALVINO, Albert; BATES, David. Electronic Principles withSimulation CD. McGraw-Hill, Inc., 2006. (7th Edition).
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