Fundamentos de Semiconductores: Diodos y Transistores Bipolares
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Semiconductores: Fundamentos y Comportamiento
Un semiconductor es un material que puede comportarse como un conductor o un aislante, dependiendo de la temperatura a la que se encuentre.
La Unión P-N: Principios y Estructura
La unión P-N se forma cuando se unen dos cristales semiconductores. El cristal tipo P posee una abundancia de huecos (portadores de carga positivos) y una cantidad equivalente de iones aceptores negativos. Por otro lado, el cristal tipo N contiene electrones libres (portadores de carga negativos) y una cantidad equivalente de iones donadores positivos.
El Diodo Semiconductor: Componente Esencial
Un diodo semiconductor es una unión P-N a la que se conectan dos terminales en sus extremos y se encapsula convenientemente. El terminal serigrafiado con un anillo corresponde a la región N y se denomina cátodo, mientras que el terminal de la región P se denomina ánodo.
Curva Característica del Diodo: Polarización y Funcionamiento
Un diodo puede polarizarse de forma directa o inversa, dependiendo de la polaridad de la tensión que se le aplique entre sus extremos.
Tipos de Diodos y sus Aplicaciones
Las aplicaciones de los diodos son diversas; pueden utilizarse para rectificar señales en fuentes de alimentación, para el tratamiento de señales, la estabilización de voltajes, entre otras.
- Diodo Rectificador: Este tipo de diodo es empleado en la rectificación de corrientes alternas.
- Diodo Zener: Cuando el diodo Zener alcanza un valor de tensión inversa específico, se produce el fenómeno de avalancha. Se utiliza una resistencia limitadora para asegurar que la intensidad no supere la máxima permitida.
- Diodo LED: Están fabricados con un compuesto semiconductor y se caracterizan porque emiten radiaciones en el espectro visible y, sobre todo, en el infrarrojo.
- LED Bicolor: Está formado por dos diodos LED (uno verde y uno rojo).
- Display LED de Siete Segmentos: Se construyen utilizando un conjunto de diodos LED.
- Fotodiodo: Cuando es polarizado en directa, se comporta de manera similar a un diodo básico.
- Optoacoplador: Estos elementos están formados por un componente emisor de luz, como un diodo LED de infrarrojo, y un componente receptor de luz, como un fotodiodo.
El Transistor Bipolar: Estructura y Funcionamiento
Los transistores bipolares son dispositivos electrónicos de tres terminales, constituidos por dos uniones P-N contenidas en un cristal semiconductor de germanio o silicio.
- Emisor: Está fuertemente dopado y se encarga de emitir o inyectar portadores de carga.
- Base: Es la zona más estrecha y tiene un dopaje muy bajo. Su misión es controlar el flujo de electrones que, al atravesarla, se dirigen hacia el colector.
- Colector: Posee un dopaje intermedio, es la zona más ancha y se encarga de recoger los portadores de carga que provienen del emisor.
Relación entre Intensidades y Tensiones en el Transistor
Al considerar al transistor como un nudo en el que concurren los terminales E (Emisor), B (Base) y C (Colector), obtenemos la denominada ecuación fundamental del transistor.