Dispositivos Electrónicos Básicos: Semiconductores y Diodos

Dispositivos Electrónicos Básicos

1. Materiales Semiconductores

El **germanio** y el **silicio** son dos elementos químicos que se comportan como aislantes o conductores dependiendo de la temperatura. Este tipo de materiales se denomina **semiconductores**, y se utilizan para fabricar los componentes electrónicos básicos como el **diodo** y el **transistor**.

A los semiconductores formados por solo silicio o germanio se les denomina **puros** o **intrínsecos**.

En cambio, aquellos semiconductores a los que se les añade algún otro elemento químico reciben el nombre de **extrínsecos** o **dopados**.

Los semiconductores intrínsecos pueden ser de tipo **P** y **N**.

• Tipo N: Consiste en añadir al semiconductor de silicio o germanio impurezas o pequeñas cantidades de **antimonio** o **arsénico**, elementos que tienen 5 electrones en su última capa, de forma que el semiconductor tipo N tiene electrones libres o portadores de carga.
• Tipo P: Se añaden al silicio impurezas de **indio**, **boro** o **galio**, elementos que tienen 3 electrones en su última capa, resultando en **huecos** como portadores de carga.

2. Diodos

La unión de un semiconductor de tipo P con otro de tipo N se denomina **diodo de unión PN** o simplemente **diodo**. Su utilidad es que deja pasar la intensidad eléctrica únicamente en un sentido, del extremo P (**ánodo**) al extremo N (**cátodo**).

3. Polarización de Diodos

Cuando entre los terminales de un diodo existe una diferencia de potencial, decimos que el diodo está **polarizado**.

A un diodo lo podemos polarizar de dos formas:

• Polarización inversa:
  La tensión entre ánodo y cátodo es negativa. La corriente que deja pasar el diodo es inversa, es muy baja y se denomina **corriente inversa (Ir)**. Por lo tanto, podemos afirmar que se comporta como un aislante, con una resistencia interna de ciertos Mega Ohmios.
• Polarización directa:
  La tensión entre ánodo y cátodo es positiva. En la polarización directa, la **corriente directa (IF)** que se establece a través del dispositivo es muy importante y su resistencia interna es muy baja, en décimas de ohmios (0,1).

Cuando la tensión es superior a la **tensión umbral** del diodo, el diodo entra en conducción y se comporta como un interruptor cerrado, con una caída constante entre los extremos de 0,6 a 0,7 V.

4. Dispositivos Optoelectrónicos

Dentro de esta denominación se incluyen todos los elementos semiconductores capaces de reproducir una **radiación luminosa** dentro del espectro visible, como el **diodo LED** y el **fotodiodo**.

Diodo Luminiscente LED

Los diodos LED se fabrican mediante la unión de dos cristales semiconductores P y N, a los que se les ha contaminado de forma especial.

Cuando esta unión se polariza con una tensión directa, los electrones de valencia (la última capa) del cristal tipo N atraviesan la unión y se recombinan con los huecos del cristal tipo P.

Dado que dichos electrones se trasladan de un nivel de energía más alto a uno más bajo, se produce una liberación de energía en forma de **radiación electromagnética** dentro del espectro luminoso.