semiconductores

SEMICONDUCTORES

Son elementos que se comportan como conductores o como aislantes dependiendo de diferentes factores (un material dependiendo de su ordenamiento, forma diferentes tipos de redes, puede ser aislante o conductor)

Teoría De Bandas De Conducción:

Para que los electrones pasen de la banda de valencia a la banda de conducción es necesario aplicar energía que excitara a los electrones para pasar de una banda a otra.

Entre mas grande sea la breca entre bandas mayor será la cantidad de energía necesaria para generar este salto, de manera que para que los semiconductores conduzcan energía es necesario suministrar la suficiente energía o realizar un proceso de dopaje:

Por lo anterior encontramos dos tipos de semiconductores.

Son semiconductores que contienen cierta cantidad de impurezas de forma controlada para fijar el valor necesario para la conductividad.

Son de un tipo único de átomo; de tipo puro.

Intrínsecos:

Al tener los mismos electrones y huecos es necesario agregar temperatura de manera que algunos átomos tendrán más energía que otros; permitiendo que los átomos con mas temperatura pierdan electrones.

Por consecuencia se produce la recombinación

Extrínsecos:

De Tipo N:

De Tipo P:

se le agregan elementos que al formar la red sobra un electrón.

Se utilizan impurezas donadoras

se le adicionan elementos a la red que generan vacancias o huecos.

Se utilizan impurezas aceptoras

La combinación de dos semiconductores, uno de tipo P y otro de tipo N nos generara un Diodo básico:

DIODO:

permite que la corriente fluya en una sola dirección en un circuito.

Dependiendo de la forma en que este instalado pude funcionar como conductor o aislante.

Actúa como conducto cuando esta en polaridad directa:

Funciona como aislante al estar en polaridad inversa.

es decir el ánodo se conecta al positivo y el cátodo al negativo.

El paso de la corriente se da ya que al unir los semiconductores dopados tipo P y N uno cargado con demasiados electrones y otro cargado con demasiados huecos se crea una región de agotamiento donde donde los electrones se mueven para llenar los huecos disponibles.

Para esto es necesario superar el umbral requerido de resistencia que es de 0.7 v en la mayoría de casos.

es decir el cátodo se conecta al positivo y el ánodo al negativo.

TRANSISTORES:

Básicamente son dos diodos fusionados, pero con algunas restricciones.

Si a un diodo original le agregamos una sección de semiconductor tipo N al inicio y reducimos el espesor del semiconductor tipo p tendremos la estructura básica de un transistor.

Estos cuentan con tres conectores:

Colector

Emisor

Base

-Si tenemos corriente eléctrica que ingrese por el colector y se de vuelve por el emisor el transistor funcionara como un interruptor abierto.

-Pero si agregamos una carga eléctrica en la base del transistor este funcionara como un interruptor cerrado, de esta manera también se obtiene una amplificación de la señal emitida.

Podemos tener el transistor en tres estados:

Activo: tiene corriente en el colector y la base

En corte: solo tiene corriente en el colector

Saturado: cuando el tránsito deja pasar toda la corriente posible por el colector y el emisor

DIODO ZENDER:

Puede permitir el paso de corriente en ambos sentidos

Se utiliza regularmente en circuitos reguladores de tención y recortadores A.C

Si aplicamos un voltaje de polaridad directa por el diodo fluirá la corriente.

Si aplicamos un voltaje de polaridad inversa por el diodo Zender también fluirá corriente siempre y cuando este voltaje sea mayor que el voltaje Zender del diodo.

DIODO LED:

(diodo emisor de luz)

Funciona como un diodo normal:

Si aplicamos voltaje en polaridad directa fluirá corriente: su diferencia radica en la forma de ubicar los semiconductores y la disminución de una de las capas de estos para que permitan ver la luz producida por le salto de electrones de un átomo a otro.

¿Cómo se forma la luz?

Cuando los electrones saltan para llenar un hueco están pasando desde un átomo con mas electrones de valencia a uno con menos electrones de valencia.

Un electrón que se encuentra en un átomo con 5 electrones de valencia está cargado con más energía que uno que se encuentra en un átomo con 3 electrones de valencia.

Por tanto, cada vez que el átomo atraviesa esta unión o genera el salto como estaba más cargado hay parte de la energía que se transforma en fotones o en luz, dicho de otra manera.

-Esta energía será contante, de manera que la luz será siempre la misma.

-Cambiando las impurezas de los semiconductores podemos emitir luces de distintos espectro o colores.

AMPLIFICADORES:

Su función es incrementar la intensidad de corriente, la tención o la potencia de la señal que se aplica en su entrada, obteniendo una señal aumentada a la salida.

Para amplificar la potencia es necesario obtener la energía de una fuente de alimentación externa

Puede realizar su función de dos maneras:

Pasiva: variando la corriente y voltaje manteniendo constante la potencia.

Activa: tomando potencia de una fuente de alimentación aumentando la potencia de la señal a su salida del amplificador

Sus componentes principales pueden ser un tubo de vacío y un transistor.

Clase de funcionamientos:

Clase A: consumen corrientes continuas altas de su fuente de alimentación, independiente de su existencia de señal en la entrada. Son amplificadores que trabajan con onda completa.

Clase B: se caracterizan por tener intensidad casi nula a través de sus transistores cuando no hay señal en la entrada del circuito, estos tienen etapas de salida con corriente de polarización infinita.

Clase C: es exclusivo de radio frecuencia, utiliza como carga un circuito tanque, el elemento activo menos de 180°, de una señal senoidal aplicada a su entrada.

Clase AB: tiene dos transistores de salida, como los de clase B, pero a diferencia de estos tiene un gran corriente de polarización fluyendo entre los terminales de base y la fuente de alimentación, que sin embargo no es tan elevado como los de clase A.

Clase D: tiene un alto rendimiento energético, superior a 95% en algunos casos; lo que reduce la superficie necesaria de los disipadores de calor y por tanto el tamaño y peso general del circuito.

OSCILOSCOPIO:

Es un instrumento de medición principalmente para analizar forma de ondas eléctricas.

Representa una gráfica de amplitud en el eje vertical y tiempo en el eje horizontal.

El osciloscopio presenta valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en la pantalla:

El eje X (horizontal) representa tiempos.

El eje Y (vertical) representa tención.

La imagen obtenida se denomina oscilograma.

Cuanta con tres tipos de controles:

Primer control: regula el eje X y aprecia fracciones de tiempo.

Segundo control: regula el eje y, controla el voltaje de entrada.

Tercer control: regula el ajuste de disparo.

FOTOCELDAS:

Una fotocelda es un dispositivo electrónico que es capaz de producir una pequeña cantidad de corriente eléctrica al ser expuesta a la luz, es una resistencia, cuyo valor en ohmios, varía ante las variaciones de la luz.

Estas resistencias están construidas con un material sensible a la luz, de tal manera que cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reacción química, alterando su resistencia eléctrica.

–Presentan bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz

–Presentan un alto valor de resistencia ante la ausencia de luz

SENSOR CNY70:

Es un censor que incluye un led infrarrojo y un foco-transistor

Su función principal es la de medir la reflexión en superficies.

Su circuito integrado tiene 4 pines:

1y2: para el led emisor.

1y2: para el led emisor.

La distancia máxima la determina la corriente que llega a la base del transistor; va desde 0mm hasta 10mm.

La corriente en la base responde a la corriente que se le suministra al diodo emisor.

SENSORES DE TEMPERATURA:

Dispositivos que transforman los cambios de temperatura, en señales eléctricas que sean procesadas por el equipo electrónico.

Hay dos variedades principales:

De contacto: hacen contacto con el objeto a medir.

Sin contacto: se encargan de medir radiaciones térmicas emitidas por una fuente de calor para medir su temperatura.

Termopares: es un par de uniones y empalmes que se forman a partir de dos metales distintos; un empalme representa una temperatura de referencia y otro la temperatura a medir.

Termistores: están realizados de semiconductores con una resistividad que es especialmente sensible a la temperatura.

Detectores de temperatura de resistencia: (RTD) son sensores de temperatura con una resistencia que cambia de valor resistivo simultáneamente con los cambios de temperatura. 4

Sensores infrarrojos: se usan para medir temperaturas que varían desde 70 hasta los 1000°C.

RELE OCILOSCOPIO:

Dispositivo electromagnético que funciona como interruptor controlado por un circuito eléctrico.

En el que por medio de una bobina y un electro imán se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten cerrar o abrir otros circuitos eléctricos independientes.

El electro imán hace girar la armadura verticalmente al ser alimentada, cerrando los contactos dependiendo de si es:

N.A: normalmente abierto.

N.C: normalmente cerrado.

Si se le aplica voltaje a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que los contactos hagan una conexión.

Se utilizan para aislación eléctrica entre motores, protección de entradas y salidas de CPL a través de una aislación galvánica.

GENEERADOR DE SEÑALES:

Dispositivo electrónico que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales.

Se emplea normalmente en el diseño, prueba y reparación de dispositivos electrónicos.

Usos comunes:

Crear señales

Replicar señales

Generar señales