Semiconductores

Los semiconductores no son ni conductores ni aislantes. A temperatura ambiente, son malos conductores, pero pueden conducir electricidad con energía externa. Ejemplos son el silicio y el germanio.

Para mejorar su conductividad, se someten a un proceso de dopaje. Pueden ser:

• Tipo P: El dopante tiene menos electrones, creando huecos que permiten la circulación de electrones. Ejemplos: aluminio, boro y galio.
• Tipo N: El dopante aporta electrones.

Unión PN y Polarización

Se forma al unir un cristal de silicio o germanio tipo P con otro del mismo material tipo N. Se produce una corriente de difusión, pasando los huecos del material P al material N, dejando iones negativos, y los electrones del material N al P, dejando iones positivos.

Se forma una barrera de potencial Vc, que aísla la zona P de la N, creando un diodo.

Polarización Inversa

Se conecta el polo negativo de la pila con la zona P y el positivo con la zona N. Los huecos y los electrones se separan de la unión, atraídos por los polos, aumentando la barrera. La unión PN no conduce corriente. Si se sobrepasa cierto valor de la tensión inversa, se destruye la unión PN.

Polarización Directa

Se conecta el polo positivo de la pila con la zona P y el negativo con la zona N. La tensión de la pila contrarresta la barrera potencial, circulando una corriente por el circuito. La barrera se hace más pequeña.

Diodos

Es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. El diodo es una unión PN con dos terminales:

• Ánodo: Es el electrodo positivo, corresponde a la zona P.
• Cátodo: Es el terminal negativo (zona N).

Diodo LED

Diodo emisor de luz. La energía generada se libera en forma de radiación electromagnética visible o invisible.

• Radiación infrarroja (invisible), utilizada en mandos a distancia y alarmas de infrarrojos.
• Números o letras en displays de aparatos electrónicos.
• Indicador de conexión en circuitos.

Identificación de terminales:

• Con el óhmetro.
• Por la longitud de las patillas (la más larga es el ánodo (+)).
• Por la forma de escuadra del cátodo (-).
• Por la base del diodo.

La tensión umbral de un diodo LED suele estar entre 1.8 y 2V. Lo máximo que puede soportar un diodo LED son 20mA.

El Display

Conjunto de siete diodos emisores de luz, de forma alargada, que, dependiendo del número de ellos que se encienden, pueden iluminar un número del 0 al 9.

El Transistor

Descubierto en 1942 por dos físicos norteamericanos. Permitió el desarrollo de otros inventos como el circuito integrado (CI), esencial para ordenadores y otros sistemas electrónicos.

Estructura y Tipos

Exteriormente, formado por un caparazón de diferentes formas con tres patillas metálicas. En algunos casos, solo dos, ya que el tercer terminal lo forma el recubrimiento metálico de la cápsula.

El transistor es un semiconductor formado por un cristal que tiene una zona P entre dos zonas N (NPN) o una zona N entre dos zonas P (PNP). La diferencia entre NPN y PNP es el sentido de la flecha en la placa.

• Base (B): Terminal de control.
• Emisor (E): Emite o inyecta portadores mayoritarios a la base.
• Colector (C): Recoge los portadores procedentes del emisor.

Polaridad y Corriente

Para que un transistor funcione, hay que polarizar directamente la unión base-emisor e inversamente la unión base-colector.

La ganancia de corriente BETA de un transistor es la corriente del colector dividida entre la corriente de la base, generalmente entre 100 y 300.

Aplicaciones

Permitió reducir el tamaño de los aparatos electrónicos y el consumo de corriente. Puede emplearse como interruptor y como amplificador.

• Interruptor Cerrado: Cuando se aplica corriente.
• Interruptor Abierto: Cuando no se aplica corriente.

Funciona mediante un circuito con un LED, dos resistencias fijas (R1, R2) y una ajustable (R3). R1 limita la corriente del colector, R2 limita la corriente a la base y R3 permite variar la tensión.

Propiedades Magnéticas

Materiales atraídos por un imán: hierro, cobalto, níquel y acero. La magnetita fue el primer material magnético conocido. Los imanes actuales se fabrican usando electricidad.

Cada imán tiene dos polos: norte y sur. Polos de distinta naturaleza se atraen, polos de la misma naturaleza se repelen.

Electromagnetismo

Una corriente eléctrica crea un campo magnético a su alrededor. Al pasar electricidad por una bobina, aparece un campo magnético. Si se coloca un trozo de acero dentro de la bobina, se magnetiza.

Un núcleo de hierro dulce fijo dentro de una bobina forma un electroimán que se puede conectar y desconectar.

El Relé

Conmutador eléctrico que controla un dispositivo de gran potencia con otro de menor potencia. Útil para soportar corrientes elevadas.

Es un interruptor que se abre y se cierra por un electroimán. Clases de relé:

• Relé de un interruptor normal (UPUD).
• Relé de un conmutador (UPDD).
• Relé de dos conmutadores (DPDD).

Relé de un Interruptor Normal

Con IN abierto, el relé no se activa y la lámpara no se enciende. Con IN cerrado, el relé se activa y la lámpara se enciende.

Relé de un Conmutador

El electroimán atrae a un conmutador. Con IN abierto, el relé no se activa, la lámpara no se enciende pero el motor funciona. Con IN cerrado, el relé se activa, la lámpara se enciende y el motor deja de funcionar.

Relé de Dos Conmutadores

Aplicación: invertir el giro de un motor.