INFORME 7
LABORATORIO DE INDUCCIÓN INGENIERÍA ELECTRONICA
GRUPO-7
FREDDY ALEXANDER ACOSTA TAFUR
RICARDO MIRANDA CARDONA
ING. JAIRO AUGUSTO ORTEGON BOLIVAR
FUNDACIÓN UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
PREGRADO DE ELECTRONICA
BOGOTÁ D.C.
2010
DIODO DE UNIÓN PN
DIODO ZENER
DIODO SCHOTTKY
FOTODIODO
DIODO VARICAP
DIODO TUNNEL
DIODO GUNN
DIODO LED
PUENTE DE DIODOS
LOS TRANSISTORES
BIPOLARES O DE UNIÓN
BJT
TRANSISTORES DE
EFECTO DE CAPO
(JFET,MOSFET)
Es el dispositivo semiconductor mas sencillo dos terminales que, en
una situación ideal, se comporta como un interruptor. Son
unidireccionales, por tanto por ellos no puede circular la corriente en
sentido contrario al de conducción.
Los diodos de unión pn, están constituidos por la unión de dos
materiales semiconductores extrínsecos tipos p y n. Hay que
destacar que ninguno de los dos cristales por separado tiene
carga eléctrica, ya que en cada cristal, el número de electrones
y protones es el mismo, de lo que podemos decir que los dos
cristales, tanto el p como el n, son neutros. (Su carga neta es
0).la característica de la unión pn dan lugar a que este
dispositivo conduzca en un sentido y que no lo haga en forma
contraria.
A).En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción,
provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7
V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del
germanio, que es el segundo mas usado el voltaje es de 0,3 V
B)En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión
de salida es nula, al igual que la intensidad de la corriente
ES UN DISPOSITIVO CAPAS DE VARIAR SU RESISTENCIA
INTERNA EN FUNCIÓN DE LA TENCIÓN APLICADA EN SUS
TERMINALES. EL DIODO ZENER, RECIBE ESTE NOMBRE POR
SU INVENTOR, EL DR. CLARENCE MELVIN ZENER, ES UN DIODO
DE SILICIO QUE SE HA CONSTRUIDO PARA QUE FUNCIONE EN
LAS ZONAS DE RUPTURAS.
ESTOS DISPOSITIVOS NO ESTÁN CONSTITUIDOS POR UNA
UNIÓN P–N, EL DIODO SCHOTTKY TIENE UNA UNIÓN METALN. ESTOS DIODOS SE CARACTERIZAN POR SU VELOCIDAD
DE CONMUTACIÓN, UNA BAJA CAÍDA DE VOLTAJE CUANDO
ESTÁN POLARIZADOS EN DIRECTO.LA TENCIÓN UMBRAL DE
LOS DIODOS SCHOTTKY DE SILICIO OSCILA ENTRE LOS 0,3
Y 0,7V.
ES UN SEMICONDUCTOR CONSTRUIDO CON UNA UNIÓN PN,
SENSIBLE A LA INCIDENCIA DE LA LUZ VISIBLE O INFRARROJA.
PARA QUE SU FUNCIONAMIENTO SEA CORRECTO SE POLARIZA
INVERSAMENTE, CON LO QUE SE PRODUCIRÁ UNA CIERTA
CIRCULACIÓN DE CORRIENTE CUANDO SEA EXCITADO POR LA
LUZ. DEBIDO A SU CONSTRUCCIÓN, LOS FOTODIODOS SE
COMPORTAN COMO CÉLULAS FOTOVOLTAICAS, ES DECIR, EN
AUSENCIA DE LUZ EXTERIOR GENERAN UNA TENSIÓN MUY
PEQUEÑA CON EL POSITIVO EN EL ÁNODO Y EL NEGATIVO EN
EL CÁTODO. ESTA CORRIENTE PRESENTE EN AUSENCIA DE LUZ
RECIBE EL NOMBRE DE CORRIENTE DE OSCURIDAD.
ES UN TIPO DE DIODO QUE BASA SU FUNCIONAMIENTO EN EL
FENÓMENO QUE HACE QUE LA ANCHURA DE LA BARRERA DE
POTENCIAL EN UNA UNIÓN PN VARÍE EN FUNCIÓN DE LA TENSIÓN
INVERSA APLICADA ENTRE SUS EXTREMOS. AL AUMENTAR DICHA
TENSIÓN, AUMENTA LA ANCHURA DE ESA BARRERA,
DISMINUYENDO ASÍ LA CAPACIDAD DEL DIODO. DE ESTE MODO SE
OBTIENE UN CONDENSADOR VARIABLE CONTROLADO POR
TENSIÓN.
TAMBIÉN SE CONOCEN COMO DIODOS ESAKI, EN HONOR DEL
HOMBRE QUE DESCUBRIÓ QUE UNA FUERTE CONTAMINACIÓN
CON IMPUREZAS PODÍA CAUSAR UN EFECTO DE TUNELIZACIÓN
DE LOS PORTADORES DE CARGA A LO LARGO DE LA ZONA DE
AGOTAMIENTO EN LA UNIÓN. UNA CARACTERÍSTICA
IMPORTANTE DEL DIODO TÚNEL ES SU RESISTENCIA NEGATIVA
EN UN DETERMINADO INTERVALO DE VOLTAJES DE
POLARIZACIÓN DIRECTA. CUANDO LA RESISTENCIA ES
NEGATIVA, LA CORRIENTE DISMINUYE AL AUMENTAR EL
VOLTAJE.
ESTE DIODO TIENE CARACTERÍSTICAS MUY DIFERENTES A LOS
ANTERIORES, YA QUE NO ES RECTIFICADOR. SE TRATA DE UN
GENERADOR DE MICROONDAS, FORMADO POR UN SEMICONDUCTOR
DE DOS TERMINALES QUE UTILIZA EL LLAMADO EFECTO GUNN. ESTE
EFECTO GUNN SÓLO SE DA EN MATERIALES TIPO N (MATERIAL CON
EXCESO DE ELECTRONES) Y LAS OSCILACIONES SE DAN SÓLO
CUANDO EXISTE UN CAMPO ELÉCTRICO.
LOS DIODOS EMISORES DE LUZ SON UN TIPO
ESPECIAL DE DIODO, QUE TRABAJA COMO UN
DIODO COMÚN, PERO QUE AL SER ATRAVESADO
POR LA CORRIENTE ELÉCTRICA, EMITE LUZ.EXISTEN
DIODOS LED DE VARIOS COLORES QUE DEPENDEN
DEL
MATERIAL
CON
EL
CUAL
FUERON
CONSTRUIDOS. HAY DE COLOR ROJO, VERDE,
AMARILLO, ÁMBAR, INFRARROJO, ENTRE OTROS.
ELÉCTRICAMENTE EL DIODO LED SE COMPORTA
IGUAL QUE UN DIODO DE SILICIO O GERMANIO.
UN PUENTE DE DIODOS O RECTIFICADOR ES EL ELEMENTO O
CIRCUITO QUE PERMITE CONVERTIR LA CORRIENTE ALTERNA EN
CORRIENTE CONTINUA.
EL RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ES UN CIRCUITO EMPLEADO
PARA ELIMINAR LA PARTE NEGATIVA O POSITIVA DE UNA SEÑAL DE
CORRIENTE ALTERNA DE ENTRADA (VI) CONVIRTIÉNDOLA EN
CORRIENTE DIRECTA DE SALIDA (VO).ES EL CIRCUITO MÁS SENCILLO
QUE PUEDE CONSTRUIRSE CON UN DIODO.
UN RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ES UN CIRCUITO EMPLEADO
PARA CONVERTIR UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA DE ENTRADA (VI)
EN CORRIENTE DIRECTA DE SALIDA (VO) PULSANTE. A DIFERENCIA DEL
RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA, EN ESTE CASO, LA PARTE NEGATIVA DE
LA SEÑAL SE CONVIERTE EN POSITIVA O BIEN LA PARTE POSITIVA DE LA
SEÑAL SE CONVERTIRÁ EN NEGATIVA, SEGÚN SE NECESITE UNA SEÑAL
POSITIVA O NEGATIVA DE CORRIENTE CONTINUA.
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE DOBLE DE GRATZ
SE TRATA DE UN RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN EL
QUE, A DIFERENCIA DEL ANTERIOR, SÓLO ES NECESARIO
UTILIZAR TRANSFORMADOR SI LA TENSIÓN DE SALIDA DEBE
TENER UN VALOR DISTINTO DE LA TENSIÓN DE ENTRADA.
EL TRANSISTOR ES UN DISPOSITIVO ELECTRÓNICO
SEMICONDUCTOR
QUE
CUMPLE
FUNCIONES
DE
AMPLIFICADOR, OSCILADOR, CONMUTADOR O RECTIFICADOR.
ES UN DISPOSITIVO DE 3 PATILLAS CON LOS SIGUIENTES
NOMBRES:
•EMISOR, QUE SE DIFERENCIA DE LAS OTRAS DOS POR ESTAR
FUERTEMENTE DOPADA, COMPORTÁNDOSE COMO UN METAL.
SU NOMBRE SE DEBE A QUE ESTA TERMINAL FUNCIONA COMO
EMISOR DE PORTADORES DE CARGA.
•BASE, LA INTERMEDIA, MUY ESTRECHA, QUE SEPARA EL
EMISOR DEL COLECTOR.
•COLECTOR, DE EXTENSIÓN MUCHO MAYOR.
•EL CONSUMO DE ENERGÍA ES RELATIVAMENTE BAJO.
•EL TAMAÑO DE LOS TRANSISTORES ES RELATIVAMENTE MÁS
PEQUEÑO QUE LOS TUBOS DE VACÍO.
•EL PESO.
•UNA VIDA LARGA ÚTIL (MUCHAS HORAS DE SERVICIO).
•PUEDE
PERMANECER
MUCHO
TIEMPO
EN
DEPOSITO
(ALMACENAMIENTO).
•NO NECESITA TIEMPO DE CALENTAMIENTO.
• RESISTENCIA MECÁNICA ELEVADA.
•LOS TRANSISTORES PUEDEN REPRODUCIR EL FENÓMENO DE LA
FOTOSENSIBILIDAD (FENÓMENOS SENSIBLES A LA LUZ).
•LOS TRANSISTORES BIPOLARES O DE UNIÓN BJT
•TRANSISTORES DE EFECTO DE CAPO (JFET,MOSFET)
EL TRANSISTOR BIPOLAR ES EL MÁS COMÚN DE LOS
TRANSISTORES, Y COMO LOS DIODOS, PUEDE SER DE
GERMANIO O SILICIO. EXISTEN DOS TIPOS TRANSISTORES, EL
NPN Y EL PNP, Y LA DIRECCIÓN DEL FLUJO DE LA CORRIENTE EN
CADA CASO, LO INDICA LA FLECHA QUE SE VE EN EL GRÁFICO
DE CADA TIPO DE TRANSISTOR.
NPN ES UNO DE LOS DOS TIPOS DE TRANSISTORES BIPOLARES,
EN LOS CUALES LAS LETRAS "N" Y "P" SE REFIEREN A LOS
PORTADORES DE CARGA MAYORITARIOS DENTRO DE LAS
DIFERENTES REGIONES DEL TRANSISTOR
LOS TRANSISTORES NPN CONSISTEN EN UNA CAPA DE MATERIAL
SEMICONDUCTOR DOPADO P (LA "BASE") ENTRE DOS CAPAS DE
MATERIAL DOPADO N. UNA PEQUEÑA CORRIENTE INGRESANDO A
LA BASE EN CONFIGURACIÓN EMISOR-COMÚN ES AMPLIFICADA
EN LA SALIDA DEL COLECTOR.
ESTRUCTURA INTERNA
EL OTRO TIPO DE TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR ES EL
PNP CON LAS LETRAS "P" Y "N" REFIRIÉNDOSE A LAS
CARGAS MAYORITARIAS DENTRO DE LAS DIFERENTES
REGIONES DEL TRANSISTOR. POCOS TRANSISTORES
USADOS HOY EN DÍA SON PNP, DEBIDO A QUE EL NPN
BRINDA MUCHO MEJOR DESEMPEÑO EN LA MAYORÍA DE LAS
CIRCUNSTANCIAS.
LOS TRANSISTORES PNP CONSISTEN EN
UNA CAPA DE MATERIAL SEMICONDUCTOR
DOPADO N ENTRE DOS CAPAS DE
MATERIAL DOPADO P. LOS TRANSISTORES
PNP SON COMÚNMENTE OPERADOS CON
EL COLECTOR A MASA Y EL EMISOR
CONECTADO AL TERMINAL POSITIVO DE
LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN A TRAVÉS
DE UNA CARGA ELÉCTRICA EXTERNA.
ESTRUCTURA INTERNA
ES EN REALIDAD UNA FAMILIA DE TRANSISTORES QUE SE
BASAN EN EL CAMPO ELÉCTRICO PARA CONTROLAR LA
CONDUCTIVIDAD DE UN "CANAL" EN UN MATERIAL
SEMICONDUCTOR. LOS FET PUEDEN PLANTEARSE COMO
RESISTENCIAS CONTROLADAS POR DIFERENCIA DE
POTENCIAL
LA MAYORÍA DE LOS FET ESTÁN HECHOS USANDO LAS
TÉCNICAS DE PROCESADO DE SEMICONDUCTORES
HABITUALES, EMPLEANDO LA OBLEA MONOCRISTALINA
SEMICONDUCTORA COMO LA REGIÓN ACTIVA O CANAL
•TIENE UNA RESISTENCIA DE ENTRADA EXTREMADAMENTE
ALTA (CASI 100M).
•NO TIENE UN VOLTAJE DE UNIÓN CUANDO SE UTILIZA
CONMUTADOR (INTERRUPTOR).
•HASTA CIERTO PUNTO INMUNE A LA RADIACIÓN.
•ES MENOS RUIDOSO.
•PUEDE OPERARSE PARA PROPORCIONAR UNA MAYOR
ESTABILIDAD TÉRMICA .
MOSFET SON LAS SIGLAS DE METAL OXIDE SEMICONDUCTOR
FIELD EFFECT TRANSISTOR. TAMBIÉN SON DISPOSITIVOS DE
TRES TERMINALES, EN LOS QUE UNO DE ELLOS ESTA AISLADO
DEL MATERIAL SEMICONDUCTOR POR UNA PELÍCULA DE ÓXIDO
METÁLICO, ESTE TERMINAL SE DENOMINA PUERTA, MIENTRAS
QUE LOS OTROS DOS RECIBEN EL NOMBRE DE DRENADOR Y DE
SURTIDOR O FUENTE ES EL TRANSISTOR MÁS UTILIZADO EN LA
INDUSTRIA
MICROELECTRÓNICA.
PRÁCTICAMENTE
LA
TOTALIDAD DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS DE USO.
Estructura interna deplexión
UN TRANSISTOR MOSFET CONSISTE EN UN SUSTRATO DE
MATERIAL SEMICONDUCTOR DOPADO EN EL QUE, MEDIANTE
TÉCNICAS DE DIFUSIÓN DE DOPANTES, SE CREAN DOS ISLAS
DE TIPO OPUESTO SEPARADAS POR UN ÁREA SOBRE LA
CUAL SE HACE CRECER UNA CAPA DE DIELÉCTRICO
CULMINADA POR UNA CAPA DE CONDUCTOR .
EL TRANSISTOR MOSFET TIENE
TRES ESTADOS DE FUNCIONAMIENTO
Estado de corte: Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del
sustrato, el MOSFET está en estado de no conducción: ninguna corriente
fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial
entre ambos
Conducción lineal:Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (pMOS)
o positiva (nMOS), se crea una región de deplexión en la región que
separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente,
aparecerán portadores minoritarios (electrones en pMOS, huecos en
nMOS) en la región de deplexión que darán lugar a un canal de
conducción.
Saturación:Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite,
el canal de conducción bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las
cercanías del drenador y desaparece.
•Es un dispositivo electrónico, esto es, un circuito que, según unos
valores eléctricos de entrada, reacciona dando unos valores de
salida. En el caso de los JFET, al ser transistores de efecto de campo
eléctrico, estos valores de entrada son las tensiones eléctricas.
•El JFET es un dispositivo unipolar, ya que en su funcionamiento sólo
intervienen los portadores mayoritarios. Existen 2 tipos de JFET: de
"canal N" y "de canal P" .
•Físicamente, un JFET de los denominados "canal P" está formado
por una pastilla de semiconductor tipo P en cuyos extremos se sitúan
dos patillas de salida (drenador y fuente) flanqueada por dos regiones
con dopaje de tipo N en las que se conectan dos terminales
conectados entre sí (puerta).
ECUACIONES DEL TRANSISTOR JFET
Gráfica de entrada y de salida de un transistor JFET canal n. Las
correspondientes al canal p son el reflejo horizontal de éstas
Mediante la gráfica de entrada del transistor se pueden deducir
las
expresiones
analíticas
que
permiten
analizar
matemáticamente el funcionamiento de este. Así, existen
diferentes expresiones para las distintas zonas de funcionamiento.
Para |VGS| < |Vp| (zona activa), la curva de valores límite de ID
viene dada por la expresión:
donde:
ID =
Corriente de Drenaje
IDSS =
Corriente de Drenaje de Saturación
VGS =
Voltaje Puerta-Fuente
VP =
Voltaje de ruptura o Pinch Voltage.
Gráfica de entrada y de salida de
un transistor JFET canal n. Las
correspondientes al canal p son el
reflejo horizontal de éstas
•WILLIAM BRADFORD SHOCKLEY (13 DE FEBRERO DE 1910 - 12 DE AGOSTO DE 1989)
FUE UN FÍSICO ESTADOUNIDENSE, GALARDONADO CON EL PREMIO NOBEL DE FÍSICA
EN 1956, POR SUS INVESTIGACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES Y EL
DESCUBRIMIENTO DEL EFECTO TRANSISTOR. JUNTO CON JOHN BARDEEN Y WALTER
HOUSER BRATTAIN INVENTÓ EL TRANSISTOR DE UNIÓN EL 5 DE JULIO DE 1951.
•EN 1954 WILLIAM SHOCKLEY ABANDONÓ LOS LABORATORIOS BELL PARA FUNDAR
UNA EMPRESA PROPIA. ELIGIÓ COMO EMPLAZAMIENTO SU CIUDAD NATAL DE PALO
ALTO, EN CALIFORNIA, DONDE SE CONTABA CON UNAS CONDICIONES FAVORABLES
PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA EMPRESA MODERNA. ALLÍ HABÍA UNA UNIVERSIDAD,
LA UNIVERSIDAD STANFORD QUE SE ENCUENTRA HOY ENTRE LAS UNIVERSIDADES
MÁS SELECTAS DE LOS EE.UU.
•A FINALES DE LOS AÑOS 1960, SHOCKLEY REALIZÓ UNAS CONTROVERTIDAS
DECLARACIONES ACERCA DE LAS DIFERENCIAS INTELECTUALES ENTRE LAS RAZAS,
DEFENDIENDO QUE LOS TEST DE INTELIGENCIA MOSTRABAN UN FACTOR GENÉTICO
EN LA capacidad intelectual revelando QUE LOS AFRO-ESTADOUNIDENSES ERAN
INFERIORES A LOS ESTADOUNIDENSES CAUCÁSICOS, ASÍ COMO QUE LA MAYOR TASA
DE REPRODUCCIÓN ENTRE LOS PRIMEROS TUVO UN EFECTO REGRESIVO EN LA
EVOLUCIÓN.
•CREÓ SUS PROPIOS LABORATORIOS EN CALIFORNIA, PERO SU FORMA DE LLEVAR LA
EMPRESA PROVOCÓ QUE OCHO DE SUS INVESTIGADORES EN 1957 ABANDONASEN LA
COMPAÑÍA. ENTRE ELLOS ESTABAN ROBERT NOYCE Y GORDON MOORE QUE MÁS
TARDE CREARÍAN INTEL.
•ENTRE SUS PUBLICACIONES DESTACA "ELECTRONES
SEMICONDUCTOR", OBRA PUBLICADA EN 1950.
Y
HUECOS
EN
EL
 los diodos son elementos importantes en la electrónica que
nos rodea hoy en día, que para su comprensión hay que estar
al tanto de ciertos conocimientos relativos a su
funcionamiento y comportamiento.
Los diodos son de gran versatilidad, se pueden implicar en
muchos aspectos con el propósito de resolver algún
problema.
Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN.
El transistor NPN funciona básicamente con electrones
mientras que el PNP lo hace con huecos(Mayoritarios del
emisor en cada caso).
Los componentes electrónicos han venido evolucionando a
través del tiempo y cada día son más pequeños y complejos.
Al vencer sin obstáculos se triunfa sin gloria.
AUTOR: CORNEILLE
Esta reflexión hace relación que en nuestra vida se presentan
múltiples obstáculos que tratan de oscurecernos el camino, pero
para ello hay que ser audaz y sacar provecho de cada uno de
ellos para formarnos íntegramente y no limitarnos a lo fácil dejando
así grandes vacios en nuestro conocimiento y a la hora de
aplicarlos estos conocimientos no sabremos ni cómo empezar.
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