Conceptos Fundamentales de Componentes Semiconductores y Transistores

Conceptos Fundamentales de Componentes Semiconductores

Definiciones Clave de Semiconductores

• Semiconductor: Es un material que puede comportarse como un conductor o aislante dependiendo de su temperatura.

Unión P-N

Al realizarse la unión de ambos cristales (tipo P y tipo N) se produce una difusión de electrones libres de la zona N hacia la zona P, sin combinarse inmediatamente.

Terminología de Diodos

• Ánodo: Terminal serigrafiado con un anillo.
• Cátodo: Terminal de la región P.

Tipos de Diodos y sus Aplicaciones

Diodo Rectificador

Se emplea en corriente alterna. Su encapsulado depende de la potencia a disipar, empleando plástico en algunos casos.

Diodo Zener

Son diodos de curva directa y trabajan en polarización inversa. No se destruyen, salvo que se supere la intensidad máxima permitida.

Diodo Varicap (o Varactor)

Aprovecha la capacidad en la unión P-N en función del voltaje aplicado cuando se polariza con polaridad inversa.

LED (Diodo Emisor de Luz)

Está fabricado por un compuesto semiconductor denominado Arseniuro de Galio y emiten una radiación de espectro visible cuando se polariza de forma directa. Tipos comunes:

• Bicolor.
• De 7 segmentos.

Fotodiodo

Se comporta de manera similar a un diodo en polarización directa, pero en inversa la intensidad que circula es de valor pequeño.

Optoacoplador

Está formado por un componente emisor de luz, como un diodo LED. Su ventaja es acoplar dos circuitos independientes entre los que se desea que exista un aislamiento eléctrico.

Comprobación y Transistores

Comprobación con Polímetro

Tenemos que polarizarlo directamente o inversamente para ver el comportamiento:

1. En directa: Presenta un valor bajo (entre 10 y 100 ohmios, dependiendo del modelo), perdiendo valor de tensión.
2. En inversa: El valor debe ser muy alto (idealmente infinito).

Nota: Esta prueba ha de ser realizada con un polímetro analógico para una mejor apreciación de la resistencia.

Transistor Bipolar (BJT)

Dispositivo electrónico de 3 terminales constituido por un emisor dopado que se encarga de emitir carga hacia la Base. La misión de la Base es controlar el flujo de electrones que se dirigen hacia el Colector, el cual se encarga de recoger los portadores de carga.

Funcionamiento BJT

Al ser la capa base muy fina, los electrones pasan al colector atraídos por $V_{CC}$, apareciendo una corriente de colector a pesar de que el diodo base-emisor esté en inversa (respecto a la polarización de control).

El Transistor FET (Field-Effect Transistor)

Puede ser de canal N o P y está compuesto por:

• Fuente (Source): Terminal por el que entran los portadores de carga.
• Drenador (Drain): Terminal por el que salen los portadores de carga.
• Puerta (Gate - G): Controla la conductividad del canal.
• Canal: Es la región muy poco dopada situada entre la fuente y el drenador.

Identificación y Especificaciones del Transistor

Identificación

Es fundamental utilizar las hojas de especificaciones técnicas que proporciona el fabricante.

Hoja de Características

Hay que verificar que sus parámetros de funcionamiento se encuentran por debajo del límite especificado para asegurar su fiabilidad.

Encapsulado de Transistores

Tipos Comunes de Encapsulado

• TO-92: Es pequeño y muy utilizado para la amplificación de pequeñas señales.
• TO-18: Es un encapsulado metálico. Tiene el terminal del colector pegado a la carcasa para facilitar la disipación del calor.
• TO-126: Se utiliza mucho en aplicaciones de pequeña y mediana potencia.
• TO-220: Se utiliza donde haya que disipar mayor potencia y generalmente incorpora una placa metálica para montaje.
• TO-3: Se utiliza en transistores de gran potencia. Es de gran tamaño para disipar el calor generado.