Fundamentos de Componentes Electrónicos: Semiconductores, Diodos y Transistores

Materiales Semiconductores: Fundamentos de la Electrónica

Los materiales semiconductores son la base de la electromecánica y se caracterizan por el hecho de dejar pasar la electricidad si se cumplen unas determinadas condiciones. En caso de no cumplirse dichas condiciones, actúan como aislantes. Los semiconductores más comunes son: silicio, arseniuro de galio y fosfuro de indio.

Tipos de Semiconductores

Semiconductores Intrínsecos

Es el que está formado por un único componente (Silicio).

Semiconductores Extrínsecos

Se le añaden pequeñas cantidades de otros elementos llamados impurezas para mejorar la conductividad (Dopaje del semiconductor).

Semiconductor Tipo N

Semiconductor extrínseco dopado con impurezas de un elemento con cinco electrones en su capa externa (se les denomina de tipo N porque el desplazamiento de cargas eléctricas lo realizan los electrones).

Semiconductor Tipo P

Semiconductor extrínseco dopado con impurezas de un elemento con tres electrones en su capa externa (se les denomina de tipo P porque en ellos se producen desplazamientos de huecos).

Componentes Electrónicos Fundamentales

El Diodo

Composición del Diodo

Constituido por la unión de dos semiconductores, uno tipo P y otro tipo N. Cuando juntamos un tipo P y un tipo N se produce una difusión, que consiste en que los electrones libres del semiconductor N se desplacen hacia los huecos cercanos del semiconductor tipo P. En la zona de unión quedan cargas eléctricas que serán de la siguiente manera:

• Positivas: en la zona del semiconductor tipo N cercana al semiconductor tipo P.
• Negativas: En la zona del semiconductor tipo P cercana al semiconductor tipo N.

Características de Funcionamiento del Diodo

Un diodo polarizado directamente conduce siempre que la tensión a la que está sometido sea superior a 0.6 V. Un diodo polarizado inversamente no conduce, independientemente de la tensión a la que lo sometamos.

Diodo Zener

Conduce cuando está polarizado inversamente, cuando sobrepasa la tensión de ruptura (tensión Zener).

Diodo LED

Al estar polarizado directamente, deja pasar la intensidad y produce luz. Trabajan con tensiones de 2 V. Se colocan, por ejemplo, para iluminar un semáforo.

El Transistor

Constituido por la unión de dos diodos con la zona central común (amplificador de señales y actúa como relé).

Características de Funcionamiento del Transistor

Siempre que circule intensidad por la base del transistor, circulará otra mucho mayor a través del colector y emisor.

• Un transistor PNP conducirá siempre que la base sea negativa respecto del emisor.
• Un transistor NPN conducirá siempre que la base sea positiva respecto del emisor.

Ventajas e Inconvenientes del Transistor

• Ventaja: Su velocidad de respuesta.
• Inconveniente: Cuando conduce, siempre hay una caída de tensión; cuando no conduce, siempre pasa una pequeña corriente por la base, capaz de calentar el mismo.

Par Darlington

Unidad formada por dos transistores colocados en cascada.

• Ventajas: La intensidad de salida es mucho mayor; tiene un único colector, única base y único emisor.

El Tiristor

Componente electrónico constituido por semiconductores tipo P y tipo N.

Características de Funcionamiento del Tiristor

Se comporta como un diodo; para ello, hay que darle intensidad instantánea a través de la compuerta.

Diferencia entre un Transistor y un Tiristor

El transistor conduce mientras lo hace su base, y el tiristor sigue conduciendo aunque desaparezca la intensidad de la compuerta.

Ventaja de los Tiristores

Permiten mayores tensiones e intensidades de paso.

Conceptos y Herramientas Adicionales

Efecto Hall

Mide la diferencia de potencial al acumularse los electrones en una parte del conductor, creando una diferencia de potencial. (Aplicación: cuentarrevoluciones).

Pinza Amperimétrica

Instrumento de medida que nos permite conocer la intensidad que circula a través de un conductor.

• Ventaja: No hay que desconectar el circuito para realizar la medición.

Principio de Funcionamiento de la Pinza Amperimétrica

Al pasar intensidad a través de un hilo conductor, se produce en él un campo magnético. Si la intensidad que circula por el conductor es producida por una corriente alterna, el campo magnético generado es variable. Si disponemos de una bobina dentro de un campo magnético variable, se produce en ella una intensidad.