Fundamentos de Conductores, Semiconductores, Diodos y Transistores
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Electricidad y Electrónica
Escrito el en 
español con un tamaño de 4,8 KB
Introducción a los Materiales Conductores y Semiconductores
Materiales Conductores
Los metales son excelentes conductores de la corriente eléctrica. Su elevada conductividad se debe a la presencia de electrones libres (e⁻) en la última capa de sus átomos, los cuales pueden moverse con total libertad entre los átomos del metal.
En metales como la plata (Ag) y el cobre (Cu), la última capa atómica contiene un solo electrón (e⁻). Al estar este electrón débilmente ligado al núcleo, se mueve de forma desordenada a través de la estructura del metal sólido.
Materiales Semiconductores
Entre los conductores metálicos y los aislantes se sitúan los materiales semiconductores. Se les denomina así porque su conductividad es inferior a la de los metales, pero superior a la de los aislantes en general.
Los semiconductores más importantes son el germanio (Ge) y el silicio (Si). Ambos presentan cuatro electrones (e⁻) en su capa de valencia.
El Enlace Covalente en Semiconductores
Para comprender el comportamiento de los semiconductores, nos centraremos en el enlace covalente. Este tipo de enlace se caracteriza porque los electrones de valencia son compartidos, de dos en dos, por los átomos adyacentes.
Un cristal de germanio (Ge) o silicio (Si) puro carece de electrones libres y, por lo tanto, no es conductor. Sin embargo, si se le añaden otras sustancias (conocidas como impurezas o dopantes) que se integran en su estructura cristalina, su conductividad aumenta significativamente.
Dopaje de Semiconductores
Semiconductores Tipo N (Donadores)
Si se añaden átomos que poseen cinco electrones (e⁻) de valencia (donadores), la nueva estructura formada resulta en un electrón libre adicional, ya que los otros ocho electrones están compartidos mediante enlaces covalentes. Este cristal o material se denomina de tipo N o donador de electrones.
Semiconductores Tipo P (Aceptores)
Por otro lado, si se añaden al semiconductor átomos que poseen tres electrones (e⁻) de valencia (aceptores), la nueva estructura formada presenta un "hueco" o vacante de electrón en la capa de valencia. Este material se denomina de tipo P o aceptador de electrones.
La Unión PN y el Diodo Semiconductor
Formación de la Unión PN
Cuando se unen un semiconductor de tipo P y uno de tipo N (formando una unión PN), en la superficie de contacto de ambos materiales se produce un intercambio de cargas por difusión. Los huecos del semiconductor tipo P se difunden hacia el semiconductor tipo N y se recombinan con los electrones libres presentes. De manera análoga, los electrones del semiconductor tipo N se difunden hacia el semiconductor tipo P y se recombinan con los huecos.
Comportamiento del Diodo (Polarización)
Si esta unión PN se polariza de forma directa, la zona de agotamiento (o dieléctrica) se reduce o desaparece, permitiendo el flujo de corriente. Por el contrario, si se polariza de forma inversa, la zona de agotamiento se ensancha considerablemente, bloqueando el paso de la corriente.
Sin embargo, un diodo no puede mantener su capacidad de bloquear la corriente indefinidamente bajo polarización inversa. Si la tensión inversa supera un cierto valor crítico (tensión de ruptura), se produce una ruptura eléctrica en la barrera de potencial, estableciéndose una intensa corriente en sentido inverso, conocida como corriente de disrupción o corriente de ruptura.
El Transistor: Fundamentos y Aplicaciones
Estructura del Transistor
El transistor es un componente semiconductor con tres regiones consecutivas de un semiconductor P y otro N. Existen transistores NPN y PNP, cada uno con tres terminales: emisor (E), base (B) y colector (C).
Funcionamiento Básico del Transistor
La intensidad de la corriente de base (IB) está en función de la tensión entre base y emisor (VBE). Si la tensión base-emisor es nula, no fluye corriente significativa de base, y por consiguiente, tampoco fluye corriente significativa de emisor ni de colector.
Al aumentar la tensión base-emisor, la corriente de base aumenta, lo que a su vez provoca un rápido incremento de la corriente de emisor y colector, alcanzando valores elevados. Esto se debe a que una mayor corriente de base permite que más electrones (en el caso de un NPN) fluyan desde el emisor hacia el colector a través de la base.
Aplicaciones del Transistor
El transistor se utiliza principalmente como amplificador (de corriente o tensión) y como interruptor electrónico.