Semiconductores: Tipos, Uniones PN, Polarización y Transistores
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Semiconductores Intrínsecos
Los semiconductores intrínsecos son aquellos que no contienen impurezas. Se caracterizan por tener 4 electrones en la última capa de sus átomos. Para formar una estructura estable, se unen a los átomos vecinos mediante enlaces covalentes, compartiendo 4 pares de electrones.
Semiconductor Tipo N
Un semiconductor tipo N es un semiconductor extrínseco, es decir, contiene impurezas. Se forma al añadir átomos con 5 electrones en su última capa a un semiconductor puro (intrínseco). En la estructura cristalina, estos átomos tienen un electrón no enlazado que puede moverse fácilmente, aumentando la conductividad del semiconductor. La conductividad dependerá del número de átomos de impureza.
Semiconductor Tipo P
Un semiconductor tipo P se crea al añadir átomos con 3 electrones en su última capa a un semiconductor intrínseco. En la estructura cristalina, estos átomos tienen una falta de un electrón, creando un 'hueco'.
Unión PN
La unión PN se forma al unir un semiconductor tipo P con un semiconductor tipo N. Durante este proceso, algunos electrones pasan del semiconductor N al P, recombinándose con los huecos. Esto crea una capa barrera donde no hay electrones libres ni huecos.
Polarización de la Unión PN
Polarización Directa
En la polarización directa, el polo positivo de un generador se conecta al semiconductor P y el polo negativo al semiconductor N. Si la tensión aplicada es mayor que la tensión de difusión, los electrones del semiconductor N cruzan la unión hacia los huecos del semiconductor P y luego pasan al polo positivo del generador. El polo negativo suministra electrones al semiconductor N.
Polarización Inversa
En la polarización inversa, el polo positivo del generador se conecta al semiconductor N y el polo negativo al semiconductor P. La tensión aplicada atrae los electrones libres del semiconductor N hacia el polo positivo, ensanchando la capa barrera y reduciendo el paso de electrones. Sin embargo, una pequeña corriente puede fluir debido a los electrones liberados por la temperatura.
Características de los Diodos
Intensidad Nominal de Corriente Directa
Es la máxima intensidad de corriente directa que un diodo puede soportar en funcionamiento continuo sin quemarse por efecto Joule.
Tensión Inversa Nominal
Es la máxima tensión inversa que un diodo puede resistir sin conducir. Si se supera esta tensión, el diodo se vuelve conductor, dañando su estructura.
Rectificador Monofásico en Puente
Un rectificador monofásico en puente utiliza dos pares de diodos rectificadores conectados en paralelo con la carga. La tensión alterna de alimentación se conecta a los puntos centrales de los pares de diodos. Cada par conduce la corriente durante un semiperiodo, asegurando que la corriente a través de la carga fluya en el mismo sentido.
El Transistor como Interruptor
En un transistor, una pequeña corriente en la base puede generar una gran corriente en el colector, lo que se conoce como saturación. Si no hay corriente en la base, el transistor deja de conducir, estando en corte.
Esta característica permite usar el transistor como un interruptor. La corriente circulará por la carga conectada al colector solo si se aplica una polarización directa a la unión base-emisor. Al desconectar la alimentación de la base, no habrá corriente en la carga.