Colegio vocacional Monseñor Sanabria

Electrotecnia

Control de maquinas eléctricas

Catalogo de semiconductores

Alonso Retana Corrales

Sección: 5-10

Fecha de entrega: miércoles 26 de marzo

Diodo rectificador

Características:

Es un dispositivo semiconductor formado por dos materiales uno tipo “N” y uno tipo “P” que van a ser el cátodo y el ánodo respectivamente. Cuando a este se le aplica un voltaje en polarización directa, mayor a 0.7V, deja pasar la corriente con una resistencia muy pequeña, idealmente nula y en polarización inversa funciona como un interruptor abierto, idealmente con una corriente nula, esto siempre y cuando no sobrepase el voltaje de ruptura lo que dañaría el dispositivo y permitiría el paso de corriente. Esto se puede expresar en una curva característica de funcionamiento:

En la curva podemos observar que al aplicarle un voltaje en polarización directa, empieza a fluir la corriente significativamente sobrepasados los 0.7V

En inversa fluye una cantidad mínima hasta que se sobrepasa el voltaje de ruptura, lo que daña el diodo y deja circular la corriente

Diodo Zener

Características:

Este diodo está diseñado para trabajar en las zonas de ruptura pero igual está formado por un material tipo “N” y otro tipo “P”. En polarización directa se comporta como un diodo rectificador común, pero su verdadera función se demuestra en polarización inversa donde este trabaja como un regulador de tensión dejando pasar una cantidad constante de voltaje hasta el momento que se sobrepasa su corriente de trabajo en la que este se daña y empieza a funcionar como un diodo convencional.

Analizando la curva del diodo Zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje,

llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante.

Diodo túnel

Características:

Fue descubierto por un físico japonés al contaminar en exceso el material básico, por lo que presenta una característica tensión-corriente muy peculiar, la corriente empieza a aumentar casi proporcionalmente a la tensión, hasta alcanzar un valor máximo llamado corriente de cresta, en este punto, si el voltaje aumenta la corriente empieza a bajar hasta un mínimo llamado corriente de valle, desde el cual de nuevo aumenta, al principio a un ritmo lento pero luego sigue incrementando hasta el punto de poner en riesgo la integridad del diodo, pudiendo destruirlo. Este diodo tiene aplicaciones reducidas por su corriente de fuga tan grande.

En la curva se ve claramente como al aumentar el voltaje, la corriente hace el ciclo de corriente de cresta, corriente de valle y el aumento final, a este se le llama el efecto túnel.

LED

Este diodo llamado así por sus siglas en ingles Light Emisor Diodo, presenta la característica importante de que produce luz cuando esta polarizado en directa y deja de hacerlo en inversa. Este tipo de diodos tienen infinidad de aplicaciones, desde señales de alerta hasta propiamente para lámparas y otros dispositivos de iluminación. Como desventaja de estos se podría incluir que se queman con relativa facilidad pero se controla fácilmente al disminuir la corriente que los atraviesa.

Podemos observar que tiene una curva muy similar o casi igual a la de un diodo rectificador común, en polarización directa conduce sobrepasados los 0.7V y en inversa deja pasar una pequeña corriente de fuga hasta que se sobrepasa su voltaje de trabajo y se daña permitiendo el paso de corriente.

Fotodiodo

Es un semiconductor construido con una unión “PN” sensible a la incidencia de luz infrarroja o luz visible. Para que este funcione se polariza inversamente y así al verse en contacto con un tipo de luz predeterminado este conducirá y dejara circular la corriente. Cuanto mayor es la cantidad de luz que incide en el fotodiodo mayor va a ser la corriente que fluye a través del fotodiodo. Por la forma de su construcción se comportan como celdas fotovoltaicas. Tiene un tiempo de respuesta menor al de una LDR.

Al estar conectado inversamente solo fluye la corriente de oscuridad, que es la corriente que se genera al no tener una señal óptica. Al incidir una señal empieza a fluir corriente y el voltaje inverso entre las terminales se reduce.

BJT

Es un transistor de unión bipolar que consiste en dos uniones “PN” ordenadas “PNP” o “NPN”. Este es un componente que permite controlar el paso de corriente a través de él dependiendo de la polarización de sus tres

terminales, colector base y emisor. La unión base-emisor se polariza en directa y la unión base-colector en inversa. Se le llama amplificador porque cuando se le introduce una pequeña corriente en la terminal de base, este da paso a la corriente entre colector y emisor. Tiene infinidad de utilidades y posibilidades de funcionamiento. Existen varios tipos de encapsulados que van a variar dependiendo de la potencia de trabajo del transistor.

Un transistor tiene varias zonas de funcionamiento. Cuando se aplica un voltaje entre base-emisor empieza a aumentar la corriente rápidamente, esta es la zona de saturación, después de esto pasa a la región activa donde aunque aumente el voltaje, la corriente se va a mantener muy estable, si se

sobrepasa el voltaje de funcionamiento este entra en la zona de ruptura donde el componente se daña.

FET

Es un transistor de efecto de campo, es unipolar ya que existe solo un tipo de portador de cargas, tienen tres terminales llamadas surtidor, drenador y puerta. Este controla un flujo de corriente, aplicando un campo eléctrico perpendicular a la trayectoria de la corriente. La terminal de drenaje se polariza positivamente con respecto a la terminal de fuente (surtidor), y la puerta negativamente con respecto a la fuente. A mayor voltaje en la puerta, más angosto se vuelve el canal de paso entre drenador y fuente por lo que se dificulta el paso de la corriente hasta un punto donde se cierra totalmente el paso, este es diferente en cada FET.

Analizando la grafica podemos observar que, con forme se aumenta la tensión surtidor-drenador aumenta la corriente rápidamente hasta llegar a

un punto donde se mantiene fijo (voltaje de estricción). Si el voltaje aplicado sobrepasa su valor de ruptura este se dañará. En la grafica vemos varias líneas, correspondientes a diferentes tensiones de puerta.

MOSFET

Este es un transistor se efecto de campo muy similar a un FET, con un funcionamiento casi idéntico, con la deferencia de que poseen una terminal de sustrato que generalmente está conectada internamente con la terminal de puerta, además la terminal de puerta se encuentra aislada, produciendo una resistencia de entrada muy elevada y una corriente de puerta casi nula. Este componente puede funcionar tanto en la forma de enriquecimiento como de empobrecimiento, dependiendo de la polaridad del voltaje de puerta.

De la grafica podemos interpretar que conforme se va incrementando

el voltaje drenador-surtidor también aumenta la corriente

proporcionalmente hasta un punto donde se mantiene constante.

Observamos que se consiguió la mayor corriente con la tensión

puerta-drenador mas elevada, y que se cierra el flujo conforme va disminuyendo el valor o la tensión se

vuelve negativa, lo que corresponde al modo de empobrecimiento.

SCR

Es un tipo de tiristor, que es un dispositivo semiconductor que controla el paso de la corriente entre sus terminales de ánodo y cátodo a través de una terminal de puerta. Está formado por tres uniones de materiales “PNPN” o bien “NPNP”. En polarización inversa se comporta como un diodo común ya que no conduce. Es polarización directa tampoco conduce, hasta que se aumenta el voltaje en la terminal de compuerta lo suficiente como para que este se dispare, después de esto, el SCR queda condiciendo hasta que la corriente pasa por cero, lo que lo desactivará y será necesario que se dispare de nuevo para que vuelva a conducir.

Podemos observar que polarizado en inversa se comporta como un diodo común, pero, en directa se observa que conforme se aumenta el voltaje y la corriente que pasa por la terminal de compuerta la corriente ánodo-cátodo va aumentando lentamente hasta un punto donde el voltaje disminuye de repente y empieza a fluir la corriente, lo que nos indica que el SCR se disparó.

TRIAC

Es un tiristor que al dispararlo conduce hasta que la corriente pasa por cero donde este se desactiva y vuelve a su estado de no conductor. Es bidireccional, lo que significa que puede conducir en ambos sentidos, siempre y cuando se dispare. Se puede disparar con corrientes entrantes y salientes. Se utiliza en aplicaciones de relativa baja potencia.

Si se presta atención, se puede notar que es igual a la curva de un SCR solo que se puede disparar en ambos sentidos, ya no se comporta como un diodo en polarización inversa sino como otro SCR en directa. Igualmente, conforme fluye corriente a través de la compuerta, va aumentando el voltaje hasta un punto donde este baja y empieza a conducir la corriente ánodo-cátodo.

DIAC

Este dispositivo es un tiristor que no utiliza compuerta, y su forma de operación es bastante sencilla, cuando el voltaje entre sus terminales supera un valor nominal, este se dispara y empieza a conducir, y es bidireccional ya que podría conducir en cualquiera de los dos sentidos, dependiendo de la polarización. Igualmente se apaga cuando la corriente pasa por cero.

Es similar a la curva del resto de los tiristores, solo que la corriente no empieza a fluir sino hasta que se dispara el componente, después de esto disminuye el voltaje y aumenta la corriente rápidamente.

Igbt

Este es un dispositivo hibrido que reúne características de diferentes componentes ya que posee las propiedades de conducción de un “BJT”, ya que puede soportar altas corrientes con voltajes de saturación bajos y la compuerta aislada de un “MOSFET” para la terminal de control, lo que permite controlar la conducción por medio de tensión. No obstante, no se consideran dispositivos ideales por su tiempo de respuesta que suele ser, relativamente lento y porque muchas veces no incluyen el diodo de seguridad de los “MOSFET”

su forma de trabajo es casi idéntica a la de un “MOSFET” ya que como vemos en la grafica, conforme se aumenta el voltaje aplicado a la terminal de compuerta y el dispositivo se satura, va incrementando la corriente entre el emisor y el colector hasta que llegue a su voltaje de ruptura y se dañe el dispositivo