SEMICONDUCTORES.
Un componente semiconductor se define como un material
sólido o líquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero
peor que un metal.
La conductividad eléctrica, que es la capacidad de conducir
la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de
las propiedades físicas más importantes. Ciertos metales, como el cobre, la
plata y el aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos
aislantes como el diamante o el vidrio son muy malos conductores. A
temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes.
Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz,
la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y
llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales. Las propiedades de los
semiconductores se estudian en la física del estado sólido.
Las propiedades eléctricas de un material semiconductor
vienen determinadas por su estructura atómica. En un cristal puro de germanio o
de silicio, los átomos están unidos entre sí en disposición periódica, formando
una rejilla cúbica tipo diamante perfectamente regular. Cada átomo del cristal
tiene cuatro electrones de valencia, cada uno de los cuales interactúa con el
electrón del átomo vecino formando un enlace covalente. Al no tener los
electrones libertad de movimiento, a bajas temperaturas y en estado cristalino
puro, el material actúa como un aislante.
Los cristales de germanio o de silicio contienen pequeñas
cantidades de impurezas que conducen la electricidad, incluso a bajas
temperaturas. Las impurezas tienen dos efectos dentro del cristal. Las
impurezas de fósforo, antimonio o arsénico se denominan impurezas donantes
porque aportan un exceso de electrones. Este grupo de elementos tiene cinco
electrones de valencia, de los cuales sólo cuatro establecen enlaces con los
átomos de germanio o silicio. Por lo tanto, cuando se aplica un campo
eléctrico, los electrones restantes de las impurezas donantes quedan libres
para desplazarse a través del material cristalino. Por el contrario, las
impurezas de galio y de indio disponen de sólo tres electrones de valencia, es
decir, les falta uno para completar la estructura de enlaces interatómicos con
el cristal. Estas impurezas se conocen como impurezas receptoras, porque
aceptan electrones de átomos vecinos. A su vez, las deficiencias resultantes, o
huecos, en la estructura de los átomos vecinos se rellenan con otros electrones
y así sucesivamente. Estos huecos se comportan como cargas positivas, como si
se movieran en dirección opuesta a la de los electrones cuando se les aplica un
voltaje.
Los semiconductores de tipos n y p: un cristal de germanio o
de silicio que contenga átomos de impurezas donantes se llama semiconductor
negativo, o tipo n, para indicar la presencia de un exceso de electrones
cargados negativamente. El uso de una impureza receptora producirá un semiconductor
positivo, o tipo p, llamado así por la presencia de huecos cargados
positivamente. Un cristal sencillo que contenga dos regiones, una región tipo n
y otra región tipo p, se puede preparar introduciendo las impurezas donantes y
receptoras en germanio o silicio fundido en un crisol en diferentes fases de
formación del cristal. El cristal resultante presentará dos regiones
diferenciadas de materiales tipo n y tipo p. La franja de contacto entre ambas
áreas se conoce como unión pn. Tal unión se puede producir también colocando
una porción de material de impureza donante en la superficie de un cristal tipo
p o bien una porción de material de impureza receptora sobre un cristal tipo n,
y aplicando calor para difundir los átomos de impurezas a través de la capa exterior.
Al aplicar un voltaje desde el exterior, la unión pn actúa como un
rectificador, permitiendo que la corriente fluya en un solo sentido. Si la
región tipo p se encuentra conectada al terminal positivo de una batería y la
región tipo n al terminal negativo, fluirá una corriente intensa a través del
material a lo largo de la unión. Si la batería se conecta al revés, no fluirá
la corriente.
Las características de las uniones PN tienen su principal
aplicación en la fabricación de diodos, que son dispositivos con una unión PN
cuya principal función es la de conducir un flujo de corriente cuando la
polarización es directa y bloquearla cuando está en inversa.
También se puede aprovechar la tensión de avalancha (tensión
máxima de polarización inversa) para fabricar diodos especiales denominados
zener, cuya característica es que la tensión de polarización inversa permanece
constante al variar la intensidad del cátodo al ánodo en un determinado valor
de fabricación, esta peculiaridad es útil para construir estabilizadores de
tensión.
Los transistores más populares son dos uniones en serie que
pueden ser de tipo PNP o NPN. Su cualidad es que al fluir una corriente desde
la unión central P a la unión tipo N (ejemplo de tipo NPN), fluye una
intensidad mucho mayor desde la otra unión N hacia la N anterior de forma
proporcional a la intensidad que insertemos. Con esta propiedad podemos
construir amplificadores de tensión o de corriente.
DIODOS.
Introducción
Diodo, componente electrónico que permite el paso de la corriente
en un solo sentido. Los diodos más empleados en los circuitos electrónicos
actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. El más sencillo,
el diodo con punto de contacto de germanio, se creó en los primeros días de la
radio. En los diodos de germanio (o de silicio) modernos, el cable y una
minúscula placa de cristal van montados dentro de un pequeño tubo de vidrio y
conectados a dos cables que se sueldan a los extremos del tubo.
Los diodos de unión constan de una unión de dos tipos diferentes
de material semiconductor. El diodo Zener es un modelo especial de diodo de
unión, que utiliza silicio, en el que la tensión en paralelo a la unión es
independiente de la corriente que la atraviesa. Debido a esta característica,
los diodos Zener se utilizan como reguladores de tensión. Por otra parte, en
los diodos emisores de luz (LED, acrónimo inglés de Light-Emitting Diode), una
tensión aplicada a la unión del semiconductor da como resultado la emisión de
energía luminosa. Los LED se utilizan en paneles numéricos como los de los
relojes digitales electrónicos y calculadoras de bolsillo.
Para resolver problemas referentes a los diodos se utilizan
en la actualidad tres aproximaciones:
La
primera aproximación es la del diodo ideal, en la que se considera que el diodo
no tiene caída de tensión cuando conduce en sentido positivo, por lo que esta
primera aproximación consideraría que el diodo es un cortocircuito en sentido
positivo. En cambio, el diodo ideal se comporta como un circuito abierto cuando
su polarización es inversa.
En la
segunda aproximación, consideramos que el diodo tiene una caída de tensión
cuando conduce en polarización directa. Esta caída de tensión se ha fijado en 0.7
V para el diodo de silicio, lo que hace que la segunda aproximación pueda
representarse como un interruptor en serie con una fuente de 0.7 V.
La
tercera aproximación aproxima más la curva del diodo a la real, que es una
curva, no una recta, y en ella colocaríamos una resistencia en serie con la
fuente de 0.7 V.
V=0,7+I·R
Siendo, en la ecuación anterior, Rb la resistencia de la
tercera aproximación (generalmente muy pequeña), e Id la corriente de
polarización del diodo. La más utilizada es la segunda aproximación.
Los diodos de unión p-n y los zener tienen características
constructivas que los diferencian de otros. Su tamaño, en muchos casos, no
supera el de una resistencia de capa o de película de 1/4W y aunque su cuerpo
es cilíndrico, es de menor longitud y diámetro que las resistencias. Aunque
existe gran variedad de tipos, sólo algunos especiales difieren de su aspecto.
No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia que pueden
disipar. Es característico encontrarse un aíllo en el cuerpo que nos indica el
cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie de letras
y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo, próximo a este
terminal. Otros usan códigos de
colores, y en ellos el cátodo se corresponde con el terminal
más próximo a la anda de color más gruesa. Existen fabricantes que marcan el
cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a". Los diodos
de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En cuanto a los diodos LED,
se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según sea la
longitud de onda con la que emita. El áno-do de estos diodos es más largo que
el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es plana.
Una forma práctica de determinar el cátodo consiste en aplicar
un polímetro en modo óhmetro entre sus terminales. Si el terminal de prueba se
aplica de ánodo a cátodo, aparecen lecturas del orden de 20-30Ω Si se
invierten los terminales, estas lecturas son del orden de 200-300 K& Omega;
para el Ge, y de varios M& Omega; Para el Sí. Si con el multitester
utilizamos el modo de prueba de diodos, obtenemos el valor de la tensión de
codo del dispositivo. Con ello conseguimos identificar los dos terminales
(ánodo y cátodo), y el material del que está hecho (0.5-0.7 V para el de Si,
0.2-0.4 para el germanio y 1.2-1.5 para la mayoría de los LED.
Tipos de Diodos
DIODO DE USO COMUN
El diodo semiconductor se forma uniendo los materiales tipo
N y tipo P, los cuales deben es-tar construidos a partir del mismo material
base, el cual puede ser Ge o Si. En el momento en que dos materiales son unidos
(uno tipo N y el otro tipo P), los electrones y los huecos que están en, o
cerca de, la región de "unión", se combinan y esto da como resultado una
carencia de portadores (tanto como mayoritarios como minoritarios) en la región
cercana a la unión. Esta región de iones negativos y positivos descubiertos
recibe el nombre de Región de Agotamiento por la ausencia de portadores.
Semiconductores en electrónica diodos
Existen tres posibilidades al aplicar un voltaje a través de
las terminales del diodo:
- No hay
polarización (Vd = 0 V).
- Polarización
directa (Vd > 0 V).
- Polarización
inversa (Vd < 0 V).
Vd = 0 V. En condiciones sin polarización, los portadores
minoritarios (huecos) en el material tipo N que se encuentran dentro de la
región de agotamiento pasarán directamente al material tipo P y viceversa. En
ausencia de un voltaje de polarización aplicado, el flujo neto de carga
(corriente) en cualquier dirección es cero para un diodo semiconductor.
electrónica
La aplicación de un voltaje positivo "presionará"
a los electrones en el material tipo N y a los huecos en el material tipo P
para recombinar con los iones de la frontera y reducir la anchura de la región
de agotamiento hasta desaparecerla cuando VD ³ 0.7 V para diodos de Silicio.
Id = I mayoritarios - Is
Condición de Polarización Inversa (Vd < 0 V). Bajo esta
condición el número de iones positivos descubiertos en la región de agotamiento
del material tipo N aumentará debido al mayor número de electrones libres
arrastrados hacia el potencial positivo del voltaje aplicado. El número de
iones negativos descubiertos en el material tipo P también aumentará debido a
los electrones inyectados por la terminal negativa, las cuales ocuparán los
huecos.
El fenómeno explicado anteriormente, en ambos tipos de
material N y P, provocará que la región de agotamiento se ensanche o crezca
hasta establecer una barrera tan grande que los portado-res mayoritarios no podrán
superar, esto significa que la corriente Id del diodo será cero. Sin embargo,
el número de portadores minoritarios que estarán entrando a la región de
agotamiento no cambiara, creando por lo tanto la corriente Is. La corriente que
existe bajo condiciones de polarización inversa se denomina corriente de
saturación inversa,
Is.
El término "saturación" proviene del hecho que
alcanza su máximo nivel (se satura) en forma rápida y no cambia
significativamente con el incremento en el potencial de polarización inversa,
hasta que al valor Vz o VPI, voltaje pico inverso.
Explicación
El máximo potencial de polarización inversa que puede
aplicarse antes de entrar en la región Zener se denomina Voltaje Pico Inverso o
VPI nominal.
Los diodos de silicio tienen generalmente valores nominales
de VPI y de corriente más altos e intervalos de temperatura más amplios que los
diodos de germanio.
El general, el funcionamiento de este diodo, a grandes
rasgos es la siguiente: En la zona di-recta se puede considerar como un
generador de tensión continua, tensión de codo (0.5-0.7 V para el silicio y
0.2-0.4 V para el germanio). Cuando se polariza en inversa se puede considerar
como un circuito abierto. Cuando se alcanza la tensión inversa de disyunción
(zona Inversa) se produce un aumento drástico de la corriente que puede llegar
a destruir al dispositivo. Este diodo tiene un amplio margen de aplicaciones:
circuitos rectificadores, limitadores, fijadores de nivel, protección contra
cortocircuitos, demoduladores, mezcladores, osciladores, bloqueo y bypass en
instalaciones fotovoltaicas, etc.
Cuando usamos un diodo en un circuito se deben tener en cuenta
las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de características
suministradas por el fabricante):
1. La
tensión inversa máxima aplicable al componente, repetitiva o no (VRRR máx o VR
máx, respectivamente) ha de ser mayor (del orden de tres veces) que la máxima
que este va a sopor-tar.
2. La
corriente máxima en sentido directo que puede atravesar al componente,
repetitiva o no (IFRM máx e IF máx respectivamente), he de ser mayor (del orden
del doble) que la máxima que este va a soportar.
3. La
potencia máxima que puede soportar el diodo (potencia nominal) ha de ser mayor
(del orden del doble) que la máxima que este va a soportar.
En la figura N°01, podemos observar la representación
gráfica o símbolo para este tipo de diodo.
apunte
Figura N°01
Transistores
Curva Diodo Real
Uno de los parámetros importantes para el diodo es la
resistencia en el punto o región de operación. Si consideramos la región
definida por la dirección de Id y la polaridad de Vd, encontraremos que el
valor de la resistencia directa RF, de acuerdo a como se define con la ley de
Ohm es:
diodos
Donde VF es el voltaje de polarización directo a través del
diodo e IF es la corriente en sentido directo a través del diodo. El diodo, por
consiguiente, es un corto circuito para la región de conducción.
Si consideramos la región del potencial aplicado
negativamente,
semiconductores
Donde VR es el voltaje de polarización inverso a través del
diodo e IR es la corriente inversa en el diodo. El diodo, en consecuencia, es
un circuito abierto en la región en la que no hay conducción.
DIODO ZENER
La corriente en la región Zener tiene una dirección opuesta
a la de un diodo polarizado directamente. El diodo Zener es un diodo que ha
sido diseñado para trabajar en la región Zener.
transitor
Figura N°02
De acuerdo con la definición, se puede decir que el diodo
Zener ha sido diseñado para traba-jar con voltajes negativos (con respecto a él
mismo). Es importante mencionar que la región Zener (en un diodo Zener) se
controla o se manipula variando los niveles de dopado. Un incremento en el
número de impurezas agregadas, disminuye el potencial o el voltaje de Zener VZ.
Así, se obtienen diodos Zener con potenciales o voltajes de
Zener desde -1.8 V a -200 V y potencias de 1/4 a 50 W. El diodo Zener se puede
ver como un dispositivo el cual cuando ha alcan-zado su potencial VZ se
comporta como un corto. Es un "switch" o interruptor que se activa
con VZ volts. Se aplica en reguladores de voltaje o en fuentes.
semiconductor
Figura N°03
En el circuito que se muestra en la figura N°03, se desea
proteger la carga contra sobre volta-jes, el máximo voltaje que la carga puede
soportar es 4.8 volts. Si se elige un diodo Zener cuyo VZ sea 4.8 volts,
entonces este se activará cuando el voltaje en la carga sea 4.8 volts,
protegiéndola de esta manera.
De acuerdo a otras consideraciones, el funcionamiento de
este diodo, a grandes rasgos es la siguiente:
En la zona directa lo podemos considerar como un generador
de tensión continua (tensión de codo). En la zona de disrupción, entre la
tensión de codo y la tensión zener (Vz nom) lo podemos considerar un circuito
abierto. Cuando trabaja en la zona de disrupción se puede considerar como un
generador de tensión de valor Vf= -Vz.
El zener se usa principalmente en la estabilidad de tensión trabajando
en la zona de disrupción.
Podemos distinguir:
1. Vz
nom,Vz: Tensión nominal del zener (tensión en cuyo entorno trabaja
adecuadamente el zener).
2. Iz min:
Mínima corriente inversa que tiene que atravesar al diodo a partir de la cual
se garantiza el adecuado funcionamiento en la zona de disrupción (Vz min).
3. Iz max:
Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el
dispositivo se destruye (Vz max).
4. Pz:
Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente. Aproximadamente se
corresponde con el producto de Vz nom y Iz max.
En la gráfica N°01, se puede observar la curva
característica de este tipo de diodo.
Semiconductores en electrónica diodos
Gráfica N°01
Cuando usamos un diodo zener en un circuito se deben tener
en cuenta las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de
características suministradas por el fabricante):
1. Para un
correcto funcionamiento, por el zener debe circular una corriente inversa mayor
o igual a Iz min.
2. La
corriente máxima en sentido inverso ha de ser siempre menor que Iz max.
3. La
potencia nominal Pz que puede disipar el zener ha de ser mayor (del orden del
doble) que la máxima que este va a soportar en el circuito.
EL DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
El LED es un diodo que produce luz visible (o invisible, infrarroja)
cuando se encuentra polarizado. El voltaje de polarización de un LED varía
desde 1.8 V hasta 2.5 V, y la corriente necesaria para que emita la luz va
desde 8 mA hasta los 20 mA.
Principio de Funcionamiento:
En cualquier unión P-N polarizada directamente, dentro de la
estructura y principalmente cerca de la unión, ocurre una recombinación de
huecos y electrones (al paso de la corriente). Esta recombinación requiere que
la energía que posee un electrón libre no ligado se transfiera a otro estado.
En todas las uniones P-N una parte de esta energía se convierte en calor y otro
tanto en fotones. En el Si y el Ge el mayor porcentaje se transforma en calor y
la luz emitida es insignificante. Por esta razón se utiliza otro tipo de
materiales para fabricar los LED's, como Fosfuro Arseniuro de Galio (GaAsP) o
fosfuro de Galio (GaP).
electrónica
Figura N°03
Los diodos emisores de luz se pueden conseguir en colores:
verde, rojo, amarillo, ámbar, azul y algunos otros.
Hay que tener en cuenta que las características obtenidas de
las hojas de especificaciones pueden ser distintas para los diodos (p. e.
1N4001) aunque ambos hayan sido producidos en el mismo lote. También hay que
tener en cuenta otro tipo de tolerancias como los resistores, uno marcado de
100W puede ser realmente de 98W o de 102W o tal vez si ser exacto, y una fuente
"ajustada" a 10V puede estar ajustada realmente a 9.9V o a 10.1V o
tal vez a 10V.
De acuerdo a otras consideraciones, El diodo LED presenta un
comportamiento análogo al diodo rectificador (diodo semiconductor p-n), sin
embargo, su tensión de codo tiene un valor mayor, normalmente entre 1.2-1.5 V.
Según el material y la tecnología de fabricación estos diodos pueden emitir en
el infrarrojo (diodos IRED), rojo, azul, amarillo y verde, dependiendo de cuál
sea la longitud de onda en torno a la cual emita el LED.
Entre sus aplicaciones podemos destacar: pilotos de señalización,
instrumentación, optoaclopadores, etc.
Resulta difícil distinguir, por pura inspección visual, el modelo
del LED así como el fabricante: los valores máximos de tensión y corriente que
puede soportar y que suministra el fabricante serán por lo general
desconocidos. Por esto, cuando se utilice un diodo LED en un circuito, se
re-comienda que la intensidad que lo atraviese no supere los 20 mA, precaución
de carácter general que resulta muy válida. En la figura N°04, se muestra el
símbolo electrónico de este tipo de diodo.
Explicacion
Figura N°04
El diodo LED puede ser tratado de manera análoga a un diodo
normal. Sin embargo, conviene tener en cuenta que los diodos LED no están
fabricados de silicio mono cristalino, ya que el silicio mono cristalino es
incapaz de emitir fotones. Debido a ello, la tensión de polarización directa Vd
depende del material con el que esté fabricado el diodo.
El material que compone el diodo LED, es importante ya que
el color de la luz emitida por el LED depende únicamente del material y del
proceso de fabricación principalmente de los dopados.
FOTODIODOS
Los fotodiodos. Son diodos sensibles a la luz. Generan un
voltaje de corriente continua proporcional a la cantidad de luz que incide
sobre su superficie, es decir, son diodos de unión PN cuyas características
eléctricas dependen de la cantidad de luz que incide sobre la unión. Se
utilizan como medidores y sensores de luz y en receptores ópticos de
comunicaciones.
apunte
Representación gráfica de un Fotodiodo y sus
correspondientes curvas características
El efecto fundamental bajo el cual opera un fotodiodo es la
generación de pares electrón - hueco debido a la energía luminosa. Este hecho
es lo que le diferencia del diodo rectificador de silicio en el que, solamente
existe generación térmica de portadores de carga. La generación luminosa, tiene
una mayor incidencia en los portadores minoritarios, que son los responsables
de que el diodo conduzca ligeramente en inversa.
El comportamiento del fotodiodo en inversa se ve claramente
influenciado por la incidencia de luz. Conviene recordar que el diodo real
presenta unas pequeñas corrientes de fugas de valor IS. Las corrientes de fugas
son debidas a los portadores minoritarios, electrones en la zona P y huecos en
la zona N. La generación de portadores debido a la luz provoca un aumento
sustancial de porta-dores minoritarios, lo que se traduce en un aumento de la
corriente de fuga en inversa tal y como se ve en la figura anterior.
El comportamiento del fotodiodo en directa apenas se ve
alterado por la generación luminosa de portadores. Esto es debido a que los
portadores provenientes del dopado (portadores mayoritarios) son mucho más
numerosos que los portadores de generación luminosa.
Transistores
Corte transversal de un fotodiodo comercial
DIODOS DE EFECTO TUNEL
Los diodos de efecto túnel. Son dispositivos muy versátiles
que pueden operar como detectores, amplificadores y osciladores. Poseen una
región de juntura extremadamente delgada que permite a los portadores cruzar
con muy bajos voltajes de polarización directa y tienen una resistencia
negativa, esto es, la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje
aplicado.
diodos
Representación gráfica de un diodo TUNEL y su
correspondiente gráfica
LOS VARACTORES
Son diodos de silicio perfeccionados para operar con
capacitancia variable, que se utilizan como sintonizadores en sistemas de
comunicaciones, especialmente en FM.
A máxima capacitancia del varactor se presenta con voltajes
de polarización cero, cuando la capa de agotamiento es más delgada. Cuanto más
alto es el voltaje inverso aplicado, más estrecha es la capa de agotamiento y,
por lo tanto, la capacitancia disminuye. Estos diodos también reciben el nombre
de diodos Varicap.
El símbolo del diodo varactor se muestra abajo con una
representación del diagrama.
Cuando un voltaje inverso es aplicado a la junción PN, los
agujeros en la región P se atraen a la terminal del ánodo y los electrones en
la región N se atraen a la terminal del cátodo, creando una región de poca
corriente. Esta es la región de agotamiento, son esencialmente desprovistos de
porta-dores y se comportan como el dieléctrico de un condensador.
La región de agotamiento aumenta mientras que el voltaje
inverso aplicado a él aumenta; y puesto que la capacitancia varía inversamente
con el espesor dieléctrico, la capacitancia de la juntura disminuirá cuando el
voltaje aplicado a la juntura PN aumenta. En la gráfica, se observa la
variación de la capacidad con respecto al voltaje.
semiconductores
En la gráfica se puede observar el aumento no lineal en la
capacitancia cuando se disminuye el voltaje inverso. Esta no linealidad,
permite que el varactor sea utilizado también como generador armónico.
Las consideraciones importantes del varactor son:
a) Valor de
la capacitancia.
b) Voltaje.
c) Variación
en capacitancia con voltaje.
d) Voltaje de
funcionamiento máximo.
e) Corriente
de la salida.
LOS DIODOS VARISTOR
O supresor de transientes, es un dispositivo semiconductor
utilizado para absorber picos de alto voltaje desarrollados en las redes de
alimentación eléctrica. Cuando aparece un transitorio, el varistor cambia su
resistencia de un valor alto a otro valor muy bajo. El transitorio es absorbido
por el varistor, protegiendo de esa manera los componentes sensibles del
circuito. Los varistors se fabrican con un material no-homogéneo. (Carburo de
silicio).
CARACTERISTICAS:
1. Amplia
gama de voltajes - desde 14 V a 550 V (RMS). Esto permite una selección fácil
del componente correcto para una aplicación específica.
2. Alta
capacidad de absorción de energía respecto a las dimensiones del componente.
3. Tiempo de
respuesta de menos de 20 ns, absorbiendo el transitorio en el instante que
ocurre.
4. Bajo
consumo (en stabd-by) - virtualmente nada.
5. Valores
bajos de capacidad, lo que hace al varistor apropiado para la protección de
circuitería en conmutación digital.
6. Alto
grado de aislamiento.
Máximo impulso de corriente no repetitiva
El pico
máximo de corriente permitido a través del varistor depende de la forma del
impulso, del duty cycle y del número de pulsos.
Con el
fin de caracterizar la capacidad del varistor para resistir impulsos de
corriente, se permite generalmente que garantice un ‘máximo impulso de
corriente no repetitiva’. Este viene dado por un impulso caracterizado por la
forma del impulso de corriente desde 8 microsegundos a 20 microsegundos
siguiendo la norma “IEC 60-2”, con tal que la amplitud del voltaje del varistor
me-dido a 1 mA no lo hace cambiar más del 10% como máximo.
Un
impulso mayor que el especificado puede ocasionar cortocircuitos o ruptura del
propio componente; se recomienda por lo tanto instalar un fusible en el
circuito que utiliza el varistor, o utilizar una caja protectora.
Si se
aplica más de un de impulso o el impulso es de una duración mas larga, habría
que estudiar las curvas que al efecto nos proporcionan los fabricantes, estas
curvas garantizan la máxima variación de voltaje (10%) en el varistor con 1 mA.
Energía máxima
Durante la aplicación de un impulso de corriente, una
determinada energía será disipada por el va-ristor. La cantidad de la energía
de disipación es una función de:
1. La
amplitud de la corriente.
2. El
voltaje correspondiente al pico de corriente.
3. La
duración del impulso.
4. El tiempo
de bajada del impulso; la energía que se disipa durante el tiempo entre 100% y
50% del pico de corriente.
5. La no
linealidad del varistor.
A fin de calcular la energía disipada durante un impulso, se
hace con la referencia generalmente a una onda normalizada de la corriente.
Esta onda esta prescrita por la norma “IEC 60-2 secciona 6” tiene una forma que
aumenta desde cero al valor de pico en un el tiempo corto, disminuyendo hasta
cero o de una manera exponencial, o bien sinusoidal.
transitor
Esta curva es definida por el tiempo principal virtual (t1)
y el tiempo virtual al valor medio (t2)
DIODO SCHOTTKY (DIODO DE BARRERA)
Los diodos Schottky. Son dispositivos que tienen una caída
de voltaje directa (VF) muy pe-queña, del orden de 0.3 V o menos. Operan a muy
altas velocidades y se utilizan en fuentes de po-tencia, circuitos de alta
frecuencia y sistemas digitales. Reciben también el nombre de diodos de
recuperación rápida (Fast recovery) o de portadores calientes.
Cuando se realiza una ensambladura entre una terminal
metálica se hace un material semi-conductor, el contacto tiene, típicamente, un
comportamiento óhmico, cualquiera, la resistencia del contacto gobierna la
secuencia de la corriente. Cuando este contacto se hace entre un metal y una
región semiconductora con la densidad del dopante relativamente baja, las hojas
dominantes del efecto deben ser el resistivo, comenzando también a tener un
efecto de rectificación. Un diodo Schottky, se forma colocando una película
metálica en contacto directo con un semiconductor, según lo indicado en la
figura N°05. El metal se deposita generalmente en un tipo de material N, debido
a la movilidad más grande de los portadores en este tipo de material. La parte
metálica será el ánodo y el semiconductor, el cátodo.
En una deposición de aluminio (3 electrones en la capa de
valencia), los electrones del semiconductor tipo N migran hacía el metal,
creando una región de transición en la ensambladura.
Se puede observar que solamente los electrones (los
portadores mayoritarios de ambos mate-riales) están en tránsito. Su conmutación
es mucho más rápida que la de los diodos bipolares, una vez que no existan cargas
en la región tipo N, siendo necesaria rehacer la barrera de potencial
(típi-camente de 0,3V). La Región N tiene un dopaje relativamente alto, a fin
de reducir la pérdida de conducción, por esto, la tensión máxima soportable
para este tipo de diodo está alrededor de los 100V.
La principal aplicación de este tipo de diodos, se realiza
en fuentes de baja tensión, en las cuales las caídas en los rectificadores son
significativas.
semiconductor
Figura N°05 (Diodo Schottky construido a través de la
técnica de CIs.)
Semiconductores en electronica diodos
Curva característica de un diodo SCHOTTKY
EL DIODO LASER
Los diodos láser son constructivamente diferentes a los
diodos LED normales. Las carac-terísticas de un diodo láser son:
1. La
emisión de luz es dirigida en una sola dirección: Un diodo LED emite fotones en
muchas direcciones. Un diodo láser, en cambio, consigue realizar un guiado de
la luz preferencial una sola dirección.
electronica
Corte esquemático de la emisión de luz en diodos LED y láser
Explicacion
Intensidad de luz en función de la longitud de onda para
diodos LED y láser
Debido a estas dos propiedades, con el láser se pueden
conseguir rayos de luz monocromáti-ca dirigidos en una dirección determinada.
Como además también puede controlarse la potencia emitida, el láser resulta un
dispositivo ideal para aquellas operaciones en las que sea necesario en-tregar
energía con precisión.
Ejemplo de aplicación: El lector de discos compactos:
Una de las muchas aplicaciones de los diodos láser es la de
lectura de información digital de soportes de datos tipo CD-ROM o la
reproducción de discos compactos musicales. El principio de operación de uno y
otro es idéntico.
apunte
Esquema del funcionamiento del CD-ROM
Un haz láser es guiado mediante lentes hasta la superficie
del CD. A efectos prácticos, se puede suponer dicha superficie formada por
zonas reflectantes y zonas absorbentes de luz. Al incidir el haz láser en una
zona reflectante, la luz será guiada hasta un detector de luz: el sistema ha detec-tado
un uno digital. Si el haz no es reflejado, al detector no le llega ninguna luz:
el sistema ha detec-tado un cero digital.
Un conjunto de unos y ceros es una información digital, que
puede ser convertida en infor-mación analógica en un convertidor
digital-analógico. Pero esa es otra historia que debe de ser contada en otra
ocasión.
Sacado de:
http://www.taringa.net/post/apuntes-y-monografias/2735690/Semiconductores-en-electronica-diodos.html
