Semiconductores

Semiconductores Elementos que se comporta como conductor y como aislante

Esteban Montero M.ELECTROTECNIA 5-10 Diodos

Undiodoes uncomponente electrnico de dos terminales que permite la circulacin de lacorriente elctricaa travs de l en un solo sentido. Este trmino generalmente se usa para referirse aldiodo semiconductor, el ms comn en la actualidad

Diodo rectificador En electrnica, unrectificadores el elemento o circuito que permite convertir lacorriente alternaencorriente continua.Existen dos tipos de diodos rectificadores: De media onda y de onda completa Curva: Aclararemos tambin que habitualmente se trabaja slo con la parte de la curva limitada por los semiejes positivos de V e I

Diodo Zener Si a un diodo Tener se le aplica una corriente elctrica del nodo al ctodo (polarizacin directa) toma las caractersticas de un diodo rectificador bsico, pero si se le suministra corriente elctrica de ctodo a nodo (polarizacin inversa), el diodo solo dejara pasar una tensin constante. Eldiodo Teneres undiododecromoque se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a undeterminadovoltaje, llamada voltaje o tensin deTener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeo, pudiendo considerarse constante.

Diodo tnel El Diodo Tnel es un diodo semiconductor que tiene una unin pnLos diodos Tnel son generalmente fabricados en Germanio, pero tambin en silicio y arseniuro de galio.Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo tnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestableCurva: - Cuando se aplica una pequea tensin, eldiodotunnelempieza a conducir (lacorriente empieza a fluir).- Si se sigue aumentando esta tensin la corriente aumentar hasta llegar un punto despus del cual la corriente disminuye.- La corriente continuar disminuyendo hasta llegar al punto mnimo de un "valle" y ....- Despus volver a incrementarse. En esta ocasin la corriente continuar aumentando conforme aumenta la tensin.

diodo LED Diodo emisor de luzLa pata ms larga siempre va a ser elnodoEn el lado delctodo, la base del led tiene un borde planoDentro del led, la plaqueta indica elnodo, Se puede reconocer porque es ms pequea que el yunque, que indica el ctodoConectado en directa conduce con una cada de tensin de 0,7 voltios

6Fotodiodo Es unsemiconductorconstruido con unaunin PN, sensible a la incidencia de laluz visibleoinfrarroja.Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producir una cierta circulacin de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construccin, los fotodiodos se comportan comoclulas fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensin muy pequea con el positivo en elnodoy el negativo en elctodo.Curva: El comportamiento delfotodiodo en inversase ve claramente influenciado por la incidencia de luz. Conviene recordar que el diodo real presenta unas pequeas corrientes de fugas de valor IS. Las corrientes de fugas son debidas a los portadores minoritarios, electrones en la zona P y huecos en la zona N. La generacin de portadores debido a la luz provoca un aumento sustancial de portadores minoritarios, lo que se traduce en un aumento de la corriente de fuga en inversa tal y como se ve en la figura.

Transistor

Eltransistores undispositivo electrnicosemiconductorutilizado para producir una seal de salida en respuesta a otra seal de entrada. Cumple funciones deamplificador,oscilador,conmutadororectificador.

Transistor BJT Es undispositivo electrnicodeestado slido consistente en dosuniones PNmuy cercanas entre s, que permite controlar el paso de lacorrientea travs de sus terminales.La denominacin de bipolar se debe a que la conduccin tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos yelectronesnegativos), y son de gran utilidad en gran nmero de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedanciade entrada bastante baja.Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertementedopada, comportndose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona comoemisorde portadores de carga.Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.Colector, de extensin mucho mayor.

Transistor BJTCurva caracterstica Regiones operativas: Regin activa:Cuando un transistor no est ni en su regin de saturacin ni en la regin de corte entonces est en una regin intermedia, la regin activa. En esta regin la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta regin es la ms importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador de seal.Regin inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles.Regin de corte: Un transistor est en corte cuando: corriente de colector=corriente de emisor= 0,(Ic=Ie= 0)Regin de saturacin: Un transistor est saturado cuando: corriente de colector=corriente de emisor=corriente mxima,(Ic=Ie=Mxima)

Transistor FET Es en realidad una familia detransistoresque se basan en elcampo elctricopara controlar la conductividad de un "canal" en un materialsemiconductor. Los FET pueden plantearse comoresistenciascontroladas pordiferencia de potencial.Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source).

Transistor FETCurva caracterstica:ID= Corriente de DrenajeIDSS= Corriente de Drenaje de SaturacinVGS= Voltaje Puerta-FuenteVP= Voltaje de ruptura o Pinch Voltage.Id=Idss1-VGSVp2

Transistor MOSFETUn transistor MOSFET consiste en un sustrato de material semiconductor dopado en el que, mediante tcnicas de difusin de dopantes, se crean dos islas de tipo opuesto separadas por un rea sobre la cual se hace crecer una capa de dielctrico culminada por una capa de conductor.Estado de corteEstado de corte Cuando la tensin de la puerta es idntica a la del sustrato.Estado de NO conduccinEl MOSFET est en estado de no conduccin: ninguna corriente fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial entre ambos.Conduccin linealAl polarizarse la puerta con una tensin negativa (pMOS) o positiva (nMOS), se crea una regin de deplexin en la regin que separa la fuente y el drenador.

Transistor MOSFET Curva caracterstica Obsrvese cmo en esta curva aparecen tanto tensiones negativas de VGS(trabajo en modo de empobrecimiento), como positivas (trabajo en modo de enriquecimiento). La corriente ms elevada se consigue con la tensin ms positiva de VGSy el corte se consigue con tensin negativa de VGS(apag).

Tiristores Es uncomponente electrnicoconstituido por elementossemiconductores que utilizarealimentacininterna para producir una conmutacin. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un nico sentido. Se emplea generalmente para el control depotencia elctrica.

SCREs un dispositivo semiconductorbiestableformado por tres unionespncon la disposicin pnpn(Figura2). Est formado por tres terminales, llamadosnodo,CtodoyPuerta. La conduccin entre nodo y ctodo es controlada por el terminal de puerta.Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es nico), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez. Interruptor casi ideal. Soporta tensiones altas. Amplificador eficaz. Es capaz de controlar grandes potencias. Fcil controlabilidad. Relativa rapidez. Caractersticas en funcin de situaciones pasadas (memoria).

SCRCurva caracteristicaLa interpretacin directa de la curva caracterstica del tiristor nos dice lo siguiente: cuando la tensin entre nodo y ctodo es cero la intensidad de nodo tambin lo es.Hasta que no se alcance la tensin de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara.Cuando se alcanza dicha tensin, se percibe un aumento de la intensidad en el nodo (IA), disminuye la tensin entre nodo y ctodo, comportndose as como un diodo polarizado directamente.Cuando se polariza inversamente se observa una dbil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensin inversa mxima que provoca la destruccin del mismo.

TRIACEs un dispositivosemiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con untiristor convencional es que ste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podra decirse que el TRIAC es uninterruptorcapaz de conmutar lacorriente alterna.El TRIACconmuta del modo de corte al modo de conduccin cuando se inyecta corriente a la compuerta. Despusdel disparo la compuerta no posee control sobre el estado del TRIAC. Para apagar elTRIACla corriente andica debe reducirse por debajo del valor de la corriente de retencin Ih.-La corriente y la tensin de encendido disminuyen con el aumento de temperatura y con el aumento de la tensinde bloqueo.-La aplicacin de los TRIACS, a diferencia de los Tiristores, se encuentra bsicamente en corriente alterna. Su curva caracterstica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad.-La principal utilidad de los TRIACSes como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.

DIACDisparable que conduce la corriente slo tras haberse superado sutensin de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor caracterstico para ese dispositivo.Se emplea normalmente en circuitos que realizan un control de fase de la corriente del triac, de forma que solo se aplica tensin a la carga durante una fraccin de ciclo de la alterna.

Diac Curva caracterstica

V(+ -)Vb0, el elemento se comporta como un cortocircuito.Hasta que la tensin aplicada entre sus extremos supera la tensin de disparo Vb0; la intensidad que circula por el componente es muy pequea. Al superar dicha tensin la corriente aumenta bruscamente, disminuyendo como consecuencia la tensin. tiristor IGBT Es undispositivosemiconductorque generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos deelectrnica de potencia.Es un componente de tres terminales que se denominan GATE (G) o puerta, COLECTOR (C) y EMISOR (E) y su smbolo corresponde al dibujo de la figura siguienteEl IGBT se suele usar cuando se dan estas condiciones:Bajo ciclo de trabajo Baja frecuencia (< 20 kHz) Aplicaciones de alta tensin (>1000 V) Alta potencia (>5 kW

Tiristor IGBT

Curva caracterstica

Tiristor UJT Es un tipo de tiristor que contiene dos zonas semiconductorasEsta constituido por dos regiones contaminadas con tres terminales externos: dos bases y un emisorEl emisor esta fuertemente dopado con impurezas p y la regin n dbilmente dopado con n.

Tiristor UJtCurva caractersticaSe definen dospuntoscrticos: punto de pico o peak-point (Vp, Ip) y punto devalleo valley-point (Vv, Iv), ambos verifican la condicin de dVE/dIE= 0.Estos punto a su vez definen tres regiones de operacin: regin de corte, regin de resistencianegativay regin de saturacin,que sedetallan a continuacin:

Circuito integrado 555Es un circuito integrado (chip) se utiliza en una variedad de temporizador , la generacin de impulsos, y de oscilador aplicaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador , y como un elemento flip-flop .Terminales:GND(normalmente la 1)Disparo(normalmente la 2)Salida(normalmente la 3)Reset(normalmente la 4)Control de voltaje(normalmente la 5)Umbral(normalmente la 6)Descarga(normalmente la 7)Voltaje de alimentacin (VCC)(normalmente la 8)

Amplificador operacional 741Se trata de un dispositivo electrnico (normalmente se presenta comocircuito integrado) que tiene dos entradas y una salida.Sus aplicaciones pueden ser:Generadores de ondas, filtros dinmicos, amplificadores de seal, comparadores de voltaje,temporizadores, etc.ALTA impedancia de entrada.BAJA impedancia de salida.GRAN ganancia de tensin entre los circuitos de entrada ysalida (tiende a infinito).AMPLIFICA LINEALMENTE (sin distorsin) seales de corrientecontinua y alterna