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Polarización directa

En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial,

permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo

polarizado directamente conduce la electricidad.

Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la

batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemosobservar que:

• El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos

electrones se dirigen acia la unión p!n.

• El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es

equivalente a decir que empu"a a los uecos acia la unión p!n.

• #uando la di$erencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la

di$erencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n,

adquieren la energía su$iciente para saltar a los uecos del cristal p, los cuales

previamente se an desplazado acia la unión p!n.

• %na vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de

carga espacial, cae en uno de los m&ltiples uecos de la zona p convirtiéndose en

electrón de valencia. %na vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la

batería y se desplaza de átomo en átomo asta llegar al $inal del cristal p, desde el cual se

introduce en el ilo conductor y llega asta la batería.

'e este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de

valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante asta el

$inal.

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P()*+-*#( /E+0*: 

En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona

n, lo que ace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dica zona asta que sealcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se e1plica a continuación:

• El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen

del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan asta llegar a la

batería. * medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos

pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital

de conducción, adquieren estabilidad 23 electrones en la capa de valencia,

ver semiconductor  y átomo4 y una carga eléctrica neta de 56, con lo que se convierten en

iones positivos.

• El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona

p. +ecordemos que estos átomos sólo tienen 7 electrones de valencia, con lo que una vez

que an $ormado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen solamente 8

electrones de valencia, siendo el electrón que $alta el denominado hueco. El caso es que

cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de

estos uecos con lo que los átomos trivalentes adquieren estabilidad 23 electrones en su

orbital de valencia4 y una carga eléctrica neta de !6, convirtiéndose así en iones negativos.

• Este proceso se repite una y otra vez asta que la zona de carga espacial adquiere el

mismo potencial eléctrico que la batería.

En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al e$ecto de

la temperatura se $ormarán pares electrón!ueco 2ver semiconductor 4 a ambos lados de la

unión produciendo una peque9a corriente 2del orden de 6  *4 denominada corriente inversa

de saturación. *demás, e1iste también una denominada corriente superficial de fugas la

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cual, como su propio nombre indica, conduce una peque9a corriente por la super$icie del

diodo; ya que en la super$icie, los átomos de silicio no están rodeados de su$icientes átomos

para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto ace que

los átomos de la super$icie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan uecos en su

orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin di$icultad a través de ellos. oobstante, al igual que la corriente inversa de saturación, la corriente super$icial de $uga es

despreciable.

REGION DE RUPTURA DE UN DIODO:

Polarización del Diodo

El diodo de Unión presenta una disimetría eléctrica, lo cual se traduce en una

débil resistencia al paso de la corriente en un sentido y una muy fuerte en el otro, por lo que presentan dos comportamientos diferentes ante diferente polarización.

Polarización directa

Al aplicarle al diodo una diferencia de potencial, donde el polo positivo de la

 batería se conecta al material tipo P y el negativo al material tipo , los

electrones del material tipo P son atraídos por el positivo de la batería y las cargas

 positivas del tipo atraen a su vez los electrones del negativo de la batería que

vuelven a pasar a P atraídos nuevamente por el polo positivo produciéndose una

circulación de corriente en sentido directo, lo que trae consigo el estrec!amiento

de la "arrera de Potencial por la acción del campo eléctrico. En estas condiciones

 basta una peque#a tensión aplicada para que la corriente que atraviesa la

superficie de contacto sea relativamente intensa y su resistencia directa muy

 peque#a.

Características polarización directa

En polarización directa el diodo presenta una ba$a resistencia al paso de la

corriente lo cual que peque#as variaciones de volta$e permitan el paso de una

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gran corriente. %eneralmente esta característica parte de &.' ( para diodos de

silicio y de &.) ( para los de %ermanio.

Polarización Inversa

*i se toma como e$emplo la situación anterior, pero esta vez se conectala "atería en sentido contrario, al aplicar un volta$e e+terno, la batería refuerza la

 barrera de potencial, luego los electrones no pueden difundirse !acia P y los

uecos no pueden !acerlo !acia , por tanto en teoría la unión no conduce y su

resistencia es infinita, en la pr-ctica aparece una corriente tan débil que puede ser 

despreciada. Por tanto la unión P puede ser buena o mala conductora segn la

 polarización que se le aplique al diodo. Esta característica es muy til en circuitos

detectores y rectificadores.

Características en polarización Inversa

En sentido inverso o de no conducción se presenta una gran resistencia, lo que

 provoca que la corriente aumente muy poco en relación con la variación de

volta$e. Esta característica presenta una zona llamada /010, en la cual

variaciones de volta$e peque#as presentan aumentos considerables de corriente

inversa. El volta$e inverso m-+imo se fi$a a un valor al principio de la zona del

codo.

Ruptura de la unión

2a característica inversa pone en evidencia una zona de ruptura del diodo, esdecir, una zona donde la corriente inversa se !ace sumamente importante, dentro

de los principales efectos que provocan la ruptura se encuentran3 El efecto

térmico, el efecto de campo, el efecto de avalanc!a y el efecto zener.

Efecto térmico

Un aumento de temperatura provoca una mayor energía en los electrones y por 

tanto una mayor corriente inversa. 2a potencia que se disipa en la unión es igual

al producto del volta$e en sus e+tremos y la corriente que lo atraviesa. Por tanto

la potencia que se disipe en la unión aumenta !asta llegar a la ruptura del diodo.Este efecto no ser- destructivo a condición que se limite la temperatura que

 puede alcanzar la unión.

Efecto de campo

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El aumento del volta$e inverso provoca un crecimiento del campo eléctrico en la

unión. Para un valor elevado de este campo se produce el fenómeno 4disrupción5

o arranque de los electrones de enlace. Por tanto la corriente inversa aumenta en

 proporciones y solo est- limitada por el propio diodo.

Efecto de avalancha

2as cargas eléctricas que atraviesan la unión reciben energía proporcional al

volta$e aplicado entre sus e+tremos. A todo aumento del volta$e inverso

corresponde un incremento en la energía almacenada por las cargas de

desplazamiento6 cuando esta energía alcanza cierto umbral se produce el efecto

de ionización por c!oque. Este fenómeno se puede !acer acumulativo a su vez6

las cargas eléctricas provocan esta ionización, produciéndose un efecto de

avalanc!a de electrones. En este caso la corriente inversa se limita por medio de

los elementos del circuito e+terior al diodo.

Ruptura Zener

*i el volta$e aumenta lo suficiente, es posible que el campo eléctrico en la unión

se vuelva lo bastante fuerte como para que se rompan bruscamente los enlaces

covalentes cuando se llega al volta$e de ruptura este fenómeno se le llama ruptura

7ener. %eneralmente los diodos que utilizan este fenómeno para su

funcionamiento se llaman 7ener y son fabricados de *ilicio 8*i9.

Tipos de Diodos

……..

Rectifcadores poliásicos:

+ecti$icadores ri$ásicos )a $inalidad es la de generar una tensión o corriente continua especi$ica, a partir de

una $uente de corriente alterna. Presentan me"ores venta"as comparativas que los de media onda. 'isminuye

el rizado en las corrientes de salida en la barra de corriente continua y se obtiene un mayor valor  de tensión y

corriente continua.

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+ecti$icadores ri$ásicos *plicaciones #argadores de batería. <uentes de poder . #ontrol de velocidad y

posición de máquinas de corriente continua. ransmisión en #orriente #ontinua 2=/'#4. E1citación de

máquinas sincrónicas. Electro $iltros. Entre otras.

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Puente recti$icador tri$ásico 0olo puede conducir un diodo a la vez en la mitad superior del puente. El diodo

que conduce tendrá su ánodo a la tensión de $ase mayor. 0olo puede conducir un 'iodo a la vez en la mitad

in$erior del puente. El diodo que conduce tendrá su cátodo a la tensión de $ase menor.

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Puente recti$icador tri$ásico +ecti$icador de > pulsos

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Puente recti$icador tri$ásico ensión promedio de salida /m,)!) /olta"e pico de la tensión línea a línea Por

e"emplo: 66?/*# res $ases en estrella /m,)!) @ 66? A vB A v7 @ B>C,7 / /o @ BD>,B / /olta"e )ínea a )ínea

es v7 veces el volta"e de $ase

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Puente recti$icador tri$ásico #orriente promedio de salida /olta"e +0 de salida 0i + @ 6??F o @ BD>,B / G

6??F @ B,D> * /+0 @ BD8,7 /

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Puente recti$icador tri$ásico #orriente +0 de salida E$iciencia 2F4 0i + @ 6??F +0 @ BD8,7 / G 6??F @ B,D8

 *

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#arga nductiva 0e puede producir una corriente de carga esencialmente continua.

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#arga nductiva 0erie de <ourier  de la corriente de la $ase a <iltros para evitar que los armónicos entren

al sistema de alterna

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+ecti$icador ri$ásico #ontrolado

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+ecti$icador ri$ásico #ontrolado /olta"e Promedio de 0alida #orriente Promedio de 0alida

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+ecti$icador ri$ásico #ontrolado /olta"e +0 de 0alida #orriente +0 de 0alida

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+ecti$icador ri$ásico #ontrolado E$iciencia 2F4

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#ontroladores '# ! '# )os controladores '# ! '# tiene como $inalidad suministrar tensión y corriente

continua variable a partir de una $uente de corriente continua. En la literatura a estos convertidores estáticos

se les conoce como: H#opperH o HroceadoresH. 0u principio de $uncionamiento se basa en una operaciónperiódica, en donde se suministra tensión de la $uente a la carga durante un tiempo 2ton4 y posteriormente se

aplica un cortocircuito sobre esta, el resto del período 24. Para la construcción de un copper, se requieren

componentes con control de encendido y apagado. En mucas oportunidades se an utilizado tiristores

con circuitos au1iliares de apagado.

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#ontroladores '# ! '# +egulador )ineal Iásico

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#ontroladores '# ! '# #onvertidor #onmutado básico

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#ontroladores '# ! '# /olta"e Promedio de salida +azón de #onducción del #opper 

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#ontroladores '# ! '#

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#ontroladores '# ! '# *plicaciones #ontrol de motores de corriente continua. <uentes de poder '#. racción

de veículos eléctricos. <renado eléctrico.

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ipos de #onvertidores '# ! '# #opper +eductor o ipo * En este esquema la corriente por la carga sólo

puede ser positiva al igual que la tensión, debido a la disposición de las dos componentes de potencia. 0u

principal aplicación como su nombre lo indica es suministrar tensión continua variable desde cero asta elvalor de la $uente.

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ipos de #onvertidores '# ! '# #opper Elevador o ipo I

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ipos de #onvertidores '# ! '# En este esquema, la componente principal coloca la carga en cortocircuito,

estableciendo una corriente en sentido contrario al indicado en la $igura. *l apagarse la componente principal

la inductancia de la carga se opondrá al cambio brusco de corriente manteniendo el sentido de circulación deesta, de la carga a la $uente. Este puente requiere para su $uncionamiento que la carga sea activa, es decir,

que posea $uente de tensión y que posea una componente de inductancia. )a $uente de la carga es in$erior a

la de la $uente, de ay el nombre de copper elevador. 0u principal aplicación es $renado regenerativo.

)eer más: ttp:GGJJJ.monogra$ias.comGtraba"os6?KGrecti$icadores!tri$asicosGrecti$icadores!

tri$asicos.stmlLi1zz7l#MNeqO

MOSFET

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Estructura del (0<E donde se muestran los terminales de compuerta 2O4, sustrato 2I4, surtidor 204 y

drenador 2'4. )a compuerta está separada del cuerpo por medio de una capa de aislante 2blanco4.

'os (0<Es de potencia con encapsulado (!B>7 de monta"e super$icial. #uando operan como

interruptores, cada uno de estos componentes puede mantener una tensión de bloqueo de

6B? voltios en el estado apagado, y pueden conducir una corriente continua de 7? amperios.

El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor  o MOSFET 2en inglés Metal-

oxide-semiconductor Field-effect transistor 4 es un transistor  utilizado para ampli$icar o

conmutar se9ales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica,

ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar  $ue muco más

popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales

están basados en transistores (0<E.

El (0<E es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor 204, drenador 2'4,

compuerta 2O4 y sustrato 2I4. 0in embargo, el sustrato generalmente está conectado

internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos

(0<E de tres terminales.

El término metal en el nombre (0<E es actualmente incorrecto ya que el material de la

compuerta, que antes era metálico, aora se construye con una capa de silicio policristalino.

El aluminio $ue el material por e1celencia de la compuerta asta mediados de 6C8?, cuando

el silicio policristalino comenzó a dominar el mercado gracias a su capacidad de $ormar

compuertas auto!alineadas. )as compuertas metálicas están volviendo a ganar popularidad,

dada la di$icultad de incrementar la velocidad de operación de los transistores sin utilizar

componentes metálicos en la compuerta. 'e manera similar, el ó1ido utilizado como aislante

en la compuerta también se a reemplazado por otros materiales con el propósito de obtener

canales $uertes con la aplicación de tensiones más peque9as.

%n transistor de e$ecto de campo de compuerta aislada o O<E 2Insulated-gate field-effect

transistor 4 es un término relacionado que es equivalente a un (0<E. El término O<E es

más inclusivo, ya que mucos transistores (0<E utilizan una compuerta que no es

metálica, y un aislante de compuerta que no es un ó1ido. (tro dispositivo relacionado es

el 0<E, que es un transistor de e$ecto de campo metal!aislante!semiconductor 2Metal-

insulator-semiconductor field-effect transistor 4.

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Transistor de Inducción Estática (SIT). Componente electrónico de reciéncreación el cual es usado en diferentes aplicaciones, es de

altapotencia yfrecuencia. El mismo es muy similar a losJFET, excepto por su

construcción vertical y su compuerta enterrada. Se los utiliza enamplificadores de

potencia lineal enaudio,DHF,UHF ymicroondas. No se los utiliza como

conmutador por la alta caída de tensión en sus terminales.

Contenido

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• 1 Descripción

• 2 Fabricación

• 3 Características

• 4 Véase también

• 5 Fuentes

Descripción

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Figura I.

El Dispositivo más importante bajo desarrollo es el transistor de inducción estática

(SIT), en la figura I. se muestra una sección transversal. El SIT es un dispositivo

portador mayoritario (unipolar) en el que el flujo deelectrones de la fuente aldrenaje es controlado por un potencial de barrera en elsemiconductor de dos

dimensiones con forma de silla de montar entre las compuertas metálicas. Sí el

dopado y las dimensiones laterales son escogidas adecuadamente, la altura del

potencial de barrera será modulado por la compuerta y el drenaje. Debido a que

lacorriente se incrementa exponencialmente conforme el potencial de barrera es

disminuido, las características de la salida del SIT son usualmente no saturadas o

de manera de tríodo, pareciéndose a un tríodo de tubo al vacío. Los electrones

fluyen de la fuente al drenaje a través de un punto ensillado de potencial

electrostático entre los electrodos de compuerta. El mismo cuenta con tres

terminales la Puerta (G), Drenador (D) y Surtidor (S). Su simbología para

identificarlo es la que se muestra en la figura II.

Figura II.

Fabricación

La fabricación del SIT requiere ungrabado anisotrópico de pared recta de zanjas

de 23 µm de profundidad usando una grabado reactivo de ion (RIE, por sus siglas

en inglés) seguida por una deposición de Metalización de Shottky en la zanja del

fondo sin cubrir la zanja lateral. Las dimensiones laterales entre las zanjas de

compuerta oscilan en el orden de 0.5 a 1.5 µm. Los contactos de baja resistencia

óhmica son establecidos a las regiones de la fuente en el techo de las uniones. El

voltaje de compuerta cambia desde cero(arriba de la curva) a 18 V (debajo de la

curva) en cambios de 2V.La escala Horizontal es de 20V / div. El máximo voltaje

de drenaje es de 200 V.Para alcanzar operación a altas frecuencias, es necesario

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escalar agresivamente la escala de la unión, anchar las zanjas, incrementar el

dopado de la región del canal y minimizar capacitancias parásitas. El ancho de

unión y los anchos de las zanjas son 0.5µm cada uno. Los contactos de la fuente

son formados por una interconexión de puente de aire para minimizar

capacitancias parásitas. Este dispositivo exhibió una frecuencia de 7 GHz, el valor

más alto hasta ahora reportado para un SIT.

Características

• Bajo nivel de ruido

• Baja distorsión

• Alta capacidad de potencia en audio frecuencia.

• Los tiempos de activación y desactivación son muy pequeños, típicamente 0,25us.

• La caída de tensión en estado activo es alta,tipicamente de 90volt para un

dispositivo de 180A y de 18Volt para uno de 18A.

• Estos pueden llegar hasta 300A y 1200V.

• Velocidad de conmutación tan alta como 100kHz

• Baja resistencia en serie de compuerta

• Baja capacitancia compuerta fuente

• Resistencia térmica pequeña