Componentes Activos y Semiconductores: Funcionamiento y Tipos (Diodo LED Incluido)

Componentes Activos y Semiconductores: Funcionamiento y Tipos

Componentes Activos

Los componentes activos son aquellos que se comportan de una manera específica dentro de un circuito. Pueden variar los parámetros de un circuito, como la tensión o la corriente.

Semiconductores

Los semiconductores son materiales que presentan una resistividad intermedia entre los conductores y los aislantes. Su comportamiento varía con la temperatura:

• Si la temperatura sube, los electrones aumentan su excitación y el material baja su resistividad.
• Si la temperatura baja, los electrones están menos excitados y el material sube su resistividad.

Impacto del Semiconductor

La aparición del semiconductor supuso un avance significativo en la electrónica, ya que permitió:

• Aumentar la fiabilidad.
• Incrementar la vida media de los componentes.
• Ahorrar energía.
• Mejorar las prestaciones.
• Obtener una mayor ganancia en tensión.
• Disminuir el volumen de los circuitos.

Tipos de Semiconductores

• Intrínsecos: Están formados por átomos de un mismo material. Si la temperatura sube, aumenta la agitación térmica de los electrones, se rompe el enlace covalente y el electrón sale de su órbita. El hueco dejado por ese electrón es ocupado por otro electrón cercano, generando circulación de corriente y comportándose como un conductor.
• Extrínsecos: No están formados por un solo tipo de átomos; se les añaden otros átomos (proceso de dopado).

Semiconductores Tipo N y Tipo P

• Semiconductores Tipo N: En la red cristalina del semiconductor, se introduce un elemento que posee 5 electrones en la capa de valencia.
• Semiconductores Tipo P: Se dopa el semiconductor con otro elemento que tenga 3 electrones en su última capa.

Unión P-N

Una unión P-N se forma al poner en contacto un material de tipo P y uno de tipo N.

Diodo Semiconductor

Un diodo semiconductor es un componente electrónico formado por una unión P-N. Su principal función es controlar el flujo de corriente:

• Permite el paso de la corriente cuando está conectado en polarización directa.
• Impide el paso de la corriente cuando está conectado en polarización inversa.

Unión P-N Polarizada en Directo

Si la unión P-N se polariza en directo, el potencial de la pila hace que la zona de difusión (zona de transición entre los materiales P y N) desaparezca o se haga más estrecha.

• Si la tensión de la pila es superior a 0.6V (para diodos de silicio): Los electrones tienen la fuerza necesaria para saltar la zona de difusión. Hay corriente por el circuito y el diodo conduce.
• Si la tensión de la pila es menor a 0.6V: Los electrones no tienen fuerza para saltar la zona de difusión. No hay corriente y el diodo no conduce.

Unión P-N Polarizada en Inverso

Si la unión P-N se polariza en inverso, el potencial de la pila hace que la zona de difusión aumente, haciéndose más ancha.

Conclusión: Cuando la unión P-N se polariza en inverso, la zona de difusión se ensancha. Los electrones necesitan mucha energía para saltarla. No hay circulación de corriente y el material presenta una resistencia muy alta al paso de la corriente.

• Si la tensión de la pila no es muy grande: Los electrones no pueden saltar la zona de difusión. No hay corriente por el circuito y el diodo NO conduce.
• Si la tensión de la pila es muy grande: Se produce el efecto avalancha, generando una corriente muy grande y el diodo se destruye.

Diodo LED

Un diodo LED (Light Emitting Diode, diodo emisor de luz) es un componente electrónico que emite luz, funcionando como una pequeña lámpara. Su comportamiento es idéntico al de un diodo normal:

• Cuando está polarizado en directo, emite luz.
• Cuando está polarizado en inverso, no emite luz.

Suelen estar fabricados de arseniuro de galio (GaAs). El color de la luz emitida depende del material semiconductor utilizado.