Fundamentos Esenciales de Electrónica: Componentes, Semiconductores Dopados y Circuitos Integrados

Componentes Electrónicos Fundamentales

Diodos Emisores de Luz (LED)

El LED funciona mediante un complicado proceso químico: posee electrones que desprenden fotones cuando vuelven a su órbita de valencia.

Tipos de Circuitos y Dispositivos

• Dispositivo Diferenciado

  Son componentes electrónicos que se fabrican de forma separada y poseen hilos terminales para conectarlos en un circuito completo. Se instalan en un circuito impreso junto con otros elementos electrónicos.

• Circuito Integrado Monolítico

  Todos los componentes del circuito se encuentran en una sola pastilla de silicio (Si) o chip. Los materiales conductores y aislantes se forman por reacción química de gas y depositando metales como el aluminio.

• Circuito Integrado Digital

  Producen señales que tienen dos niveles de voltaje. Están hechos a partir de bloques de construcción sencillos llamados compuertas. Las compuertas son interruptores controlados electrónicamente que pueden estar en estado de encendido o apagado.

• Circuito Híbrido

  Circuito que se construye con varios dispositivos diferenciados y varios circuitos integrados. Pueden ser de película delgada o de película gruesa.

Física de Semiconductores Extrínsecos

Los semiconductores extrínsecos se caracterizan por tener un pequeño porcentaje de impurezas respecto a los intrínsecos. Esto significa que poseen elementos trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo, se dice que el elemento está dopado.

Dopado y Portadores Mayoritarios

Semiconductor Extrínseco Tipo N

Son aquellos que están dopados con elementos pentavalentes, como por ejemplo: Arsénico (As), Fósforo (P) o Antimonio (Sb). Que sean elementos pentavalentes quiere decir que tienen cinco electrones en la última capa, lo que hace que, al formarse la estructura cristalina, un electrón quede fuera de cualquier enlace covalente, situándose en un nivel superior al de los otros cuatro. Como consecuencia de la temperatura, además de la formación de los pares electrón-hueco (e-h), se liberan los electrones que no se han unido. Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones que de huecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras.

Semiconductor Extrínseco Tipo P

En este caso, son los que están dopados con elementos trivalentes, como Aluminio (Al), Boro (B), Galio (Ga) o Indio (In). El hecho de ser trivalentes hace que, a la hora de formar la estructura cristalina, dejen una vacante con un nivel energético ligeramente superior al de la banda de valencia, pues no existe el cuarto electrón que lo rellenaría. Esto provoca que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejando huecos en la banda de valencia, y siendo los huecos los portadores mayoritarios.

Características del Diodo y Fórmulas de Rectificación

Tensión Umbral

Es la tensión que provoca que el diodo se haga conductor.

Zona de Paso

Se refiere al estado en el que se sobrepasa la tensión de umbral.

Fórmulas de Voltaje en Rectificadores

• Vdc (Voltaje de Corriente Directa): $V_{dc} = 0.45 \times V_{ac}$ (Carga)
• V max Inverso (Voltaje Máximo Inverso): $V_{max\ inverso} = 1.44 \times V_{ac}$ (Diodo)