Semiconductores

Los semiconductores son materiales con componentes electrónicos, que se comportan como aislantes o conductores en función de la temperatura. Para mejorar sus características se le añaden pequeñísimas cantidades de otros elementos químicos. Los formados por silicio o germanio son puros o intrínsecos. Y a los que se le añaden otro elemento químico son extrínsecos o dopados. Los extrínsecos pueden ser de tipo P o N.

Diodos

Los diodos son la unión de un semiconductor tipo P con otro tipo N. Solo deja pasar la intensidad en un solo sentido: del extremo P (ánodo) al extremo N (cátodo).

Polarización de los Diodos

Un diodo está polarizado cuando entre los terminales existe una diferencia de potencial. Hay dos formas de polarización: inversa y directa.

Polarización Inversa

La tensión entre ánodo y cátodo es negativa. La corriente que deja pasar es muy pequeña. Se denomina corriente inversa (Ib). Se comporta como aislante, su resistencia interna es de unos cientos de mega ohmios.

Si la diferencia de potencial entre ánodo y cátodo se eleva excesivamente la corriente inversa crece de forma alarmante lo cual puede llegar a destruir el componente y el diodo debe ser reemplazado.

Polarización Directa

La tensión entre ánodo y cátodo es positiva, lo que hace que el diodo empiece a conducir. La corriente directa se denomina If. Su resistencia interna es muy pequeña (décimas de ohmios).

Tipos de Diodos

• Diodos de señal: Para aplicaciones en las que la corriente If es de varias decenas de miliamperios y la VRM está en torno a los 500V.
• Diodos de potencia: Requieren una If de algunas decenas de amperios y una VRM del orden de cientos de voltios.
• Diodos Zener: Utilizados como estabilizadores de tensión por mantener en las bornes del dispositivo una tensión prácticamente constante, independiente de la corriente que circula por el mismo.

La potencia que ha de tolerar el diodo cuando trabaja en conducción es un factor determinante en cualquier aplicación. Esta potencia, que el dispositivo disipa en forma de calor, viene dada por la siguiente fórmula:

Pd = IF * VF

Transistores Bipolares

Un transistor es un componente por el que circula una cantidad de corriente entre un terminal denominado colector y otro denominado emisor, que viene limitada por un tercer terminal, la base.

Funcionamiento del Transistor

El transistor se constituye con un semiconductor intrínseco, en el que se delimitan tres zonas con distinto dopado unidas entre sí. El tipo de dopado de cada región da lugar a dos tipos de transistores denominados NPN y PNP. Cada una de las conexiones dispone de una conexión con el exterior identificada, respectivamente, con emisor (E), base (B) y colector (C).

Relación de Corrientes de un Transistor

En un transistor siempre se cumple que la suma que entra en el dispositivo es igual a la suma de las que salen. Para un transistor NPN entran las corrientes de colector (IC) y salen las corrientes de emisor (IE):

IE = IC + IB

Una característica que relaciona la corriente de colector con la de base en un transistor se denomina beta.

La beta (β), denominada ganancia en continua hFE, indica la razón entre la corriente de colector y la corriente de base.

β = IC / IB

Si despejamos IC y la sustituimos:

IE = IB (β + 1)

Un transistor puede controlar el valor de la intensidad que circula por el emisor y el colector, regulando la corriente de base del transistor.

Curvas Características del Transistor

Son representaciones gráficas con la información necesaria para describir un transistor. En el eje de ordenadas se representa la intensidad de colector (IC), el de abscisas recoge la tensión emisor-colector (VCE) del transistor para una corriente de base (IB). Existen tres regiones de trabajo para el transistor: la región activa, la región de saturación y la región de corte.

• Región activa: La corriente de colector es β veces la corriente de base (IC = β * IB) y la tensión de colector-emisor (VCE) presenta algún valor por debajo de la tensión de alimentación y superior a cero.
• Región de saturación: El transistor se comporta como un interruptor cerrado entre colector y emisor, siendo VCE prácticamente cero, y la intensidad IC la máxima impuesta por los componentes periféricos.
• Región de corte: El transistor se comporta como un interruptor abierto con una intensidad IC = 0A y una tensión VCE máxima en sus extremos.

Las curvas características permiten identificar rápidamente las condiciones de trabajo de un transistor en diferentes situaciones. Para identificar los puntos de trabajo del transistor se utiliza la técnica de la recta de carga. Sobre las curvas características del transistor se traza la recta de carga desde el punto de abscisa (A) al punto de ordenada (B).

El punto A es la tensión VCE del transistor que se comporta como un interruptor abierto, y el punto B es el valor de la intensidad IC cuando su comportamiento responde al de un interruptor cerrado.

interruptor cerrado.