F1 Ficha semiconductores

Ⅰ. Procedimiento

Diodo rectificador

Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña.

DIODOS ZENER.

Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura.

DIODOS LED

Diodo Túnel

COMPROBACIÓN

● A qué estructura cristalina obedecen los átomos de los materiales semiconductores?

Silicio y Germanio (GaAs)

● De qué forma los átomos de Si o de GE tienden a adquirir la estructura atómica estable?

Formando enlaces covalentes.

● Que nombre recibe un átomo que pierde electrones y un átomo que gana electrones?

Átomo que pierde electrones: CatiónÁtomo que gana electrones: Ión

● ¿Cómo podemos producir la ruptura de los enlaces covalentes en un cristal Semiconductor. Qué es lo que ocurre cuando se produce dicha ruptura?

Sobrecargandolos

● ¿Cómo se origina la corriente eléctrica en un Semiconductor?

Los electrones sobrepasan la barrera potencial y produce conducción

● Explica cuál es la diferencia en cuanto al comportamiento eléctrico entre los conductores. Semiconductores y aislantes?

Conductores: Poseen baja resistencia.Semiconductores: Dependen de cómo se dopen (así

permitirá o no) el paso de la corriente.Aislantes: Poseen mucha resistividad asi no permiten el paso de la corriente.

● ¿Cuáles son los portadores de corriente en los materiales Semiconductores?

Los portadores de corriente son los Electrones.

● ¿Cómo es el Sentido de la corriente de huecos respecto al movimiento de huecos?

Es contrario al de los electrones.

● ¿Cómo es el sentido de la corriente de electrones respecto al movimiento de electrones?

Dependen de la polarización. Van al lado positivo o negativo.

● ¿A qué se debe la corriente total que atraviesa a un semiconductor?

Se debe al tipo de impurezas con el que este se dope.

● Los huecos existen en sustancias conductoras y en los aislantes?

No. Porque los huecos se dan al dopar un material y en este caso las sustancias mencionadas no se pueden dopar.

● ¿Qué se entiende por concentración de portadores?

Es un espacio con exceso de electrones (e-)

● ¿Qué es dopar?

Es la adición de impurezas al material semiconductor.

● ¿Qué diferencia existe entre un semiconductor extrínseco y otro intrínseco?

Semiconductor Extrínseco: Es impuro.Semiconductor Intrínseco: Es Puro.

● Diferencia entre impurezas donadoras y aceptoras?

Donadores: Hacen el material más conductivo.Aceptores: hacen el material más resistivo.

● ¿Qué nombre recibe un semiconductor al que se ha dopado con impurezas donadoras?

Extrínseco

● ¿Dónde existe una mayor concentración de huecos en un semiconductor dopado con impurezas donadoras o en un semiconductor dopado con impurezas aceptadoras?

La mayor concentración de huecos existe en un semiconductor dopado con impurezas aceptoras.

● La mayor parte de los iones que se producen en un semiconductor tipo P al (aplicarle) comunicarle energía a qué se deben? ¿Qué tipo de iones son?

Estos tipos de Iones son: CATIONES

● ¿De qué está constituida una unión P-N?

Consta de dos electrodos, uno para el lado POtro para el lado N

Llamados: P-Ánodo N-Cátodo

● ¿Cuándo decimos que una unión P-N está en equilibrio?

Cuando hay interacciones entre P y N.Ya que P tiene Huecos y N exceso de (e-) Electrones, esto hace que los Electrones salten.

● Diferencia entre portadores mayoritarios y minoritarios?

Tipo NTipo P

Portadores Mayoritarios: Electrones

Portadores Mayoritarios: Huecos

Portadores Minoritarios: Huecos

Portadores minoritarios: Electrones

● ¿Quiénes son los portadores mayoritarios y minoritarios en el lado P de una unión P-N?

Mayoritarios: Los HuecosMinoritarios: Los electrones

● De quién depende la concentración de portadores mayoritarios y minoritarios.

Dependen del material. Ya sea Tipo P o Tipo N.

● ¿Por qué se caracteriza la carga espacial?

Es una Carga que se forma en el espacio

● Explica brevemente cómo se forma la carga espacial?

Colocando un electrón libre en un hueco así se forma la carga espacial.

● La acumulación de cargas fijas en la zona de unión que origina?

Origina diferencia Potencial.

● ¿A qué llamamos barrera de potencial o potencial de contacto?

Al espacio que existe entre P y N

● Entre qué valores oscila la barrera de potencial?

Silicio. 0,7Germanio. 0,3

● ¿Qué es lo que ocurre en cuanto a los portadores mayoritarios una vez creada la barrera de potencial?

Comienzan a traspasar la barrera.

● ¿Cuál es la diferencia esencial entre la corriente de arrastre y la corriente de difusión?

La de difusión no necesita de un campo eléctrico aplicado; La de arrastre si lo necesita.

● Por qué se origina la corriente de arrastre?

Al inducir la corriente se crean huecos y esto produce que salten los electrones al vecino.

● ¿Cuál es el sentido convencional de la corriente de arrastre y el de la corriente de difusión?

La corriente de Arrastre va en dirección al borne positivo de la carga.Corriente de Difusión, los electrones van en sentido que estén los huecos, ya que van saltando hacia ellos.

● Teniendo en cuenta la contestación a la pregunta anterior a quién es debida la corriente que atraviesa a una unión P-N equilibrada?

Es debida a la Corriente de Arrastre.

● ¿Cuántos tipos de polarización existen en una unión P-N? ¿Cuáles son?

Existen dos tipos: Directa e Inversa.

● Al polarizar directa o inversamente una unión P-N se crean dos campos eléctricos. ¿Por qué se crean?

Por la unión de los portadores mayoritarios y minoritarios.

● Al polarizar directamente una unión P-N. Cuál es el efecto conjunto de los campos eléctricos originados y al polarizar inversamente?

Polarización directa los - buscan los bornes -.Los + buscan su borne +.En INVERSA se buscan los contrarios.

● ¿Cuáles corrientes se originan al polarizar directamente una unión P-N

Las de difusión.

● ¿A qué se deben estas corrientes?

Se deben a una diferencia de concentraciones.

● ¿A qué es Igual y por qué la corriente total que atraviesa una unión P-N directamente polarizada?

Es igual a la CORRIENTE de ARRASTRE..

● ¿Cuál es mayor, la corriente de arrastre o la de difusión, por qué?

La de arrastre porque se esta induciendo otra corriente.

● Podemos disminuir tanto como queramos la zona de unión?

Si lo podemos lograr, y esto lo hacemos dotándolo.

● ¿Por qué no existe corriente de difusión en una unión P-N Inversamente polarizada?

Porque la unión P-N, solo deja pasar la Corriente (I) cuando esta entra por el lado P y la detiene del lado N, al estar polarizado a la Inversa la Corriente (I) estaría

entrando por el lado N, osea se detiene y no genera ninguna Corriente (I).

● Aunque no existe corriente de difusión al polarizar inversamente una unión P-N, existe corriente de arrastre. ¿Cómo podemos aumentar esta corriente?

Si existe, Aumentando la Tensión logramos aumentar la corriente.

● Crees que existe una tensión inversa máxima en una unión P-N. O como no existe corriente de difusión puede aguantar cualquier tensión inversa que se le aplique a la unión?

Sí, porque se le aplica mucha corriente de arrastre.

● ¿Qué diferencia existe entre los electrodos ánodo y cátodo de un diodo semiconductor?

El ánodo es el electrodo en el cual, la corriente positiva pasa hacia el electrolito.El cátodo es el electrodo en el cual entra la corriente positiva proveniente del electrolito.

● ¿Qué es la curva característica de un diodo semiconductor?

Es la representación Gráfica de cómo se van dando los valores (V, I,Directa, e Inversa) en el diodo, desde su

punto de arranque hasta el de Ruptura.

● Explica la diferencia fundamental ante el comportamiento de un diodo polarizado directamente o inversamente?

Diodo Polarizado en Directa: Funciona como un interruptor cerrado. (Deja pasar la I)Diodo Polarizado en Inversa: Funciona como un interruptor abierto. (Solo pasa la I de Arrastre)

● ¿Qué se entiende por tensión umbral?

Es la Tensión que debe aplicarse al diodo para vencer la diferencia de potencial.

● ¿Es constante la resistencia de un diodo semiconductor? ¿Por qué?

No, Porque también depende del ambiente y del modo de conexión ya sea directa o inversa.

● ¿Qué diferencia existe entre la resistencia estática y la dinámica en un diodo semiconductor?

Resistencia Estática: Es la relación Ánodo - Cátodo entre la corriente que atraviesa el diodo.Resistencia Dinámica: Se define como la variación de la tensión Ánodo - Cátodo.(Refleja la resistencia que presenta el diodo en general

en toda la conducción.)

● ¿Cómo es la resistencia directa frente a la inversa en un diodo?

Resistencia Directa: Es muy baja. Func. como interruptor cerrado.Resistencia Inversa: muy alta. Func. como interruptor abierto.

● ¿Qué le pasaría a un diodo que sobrepasará cualquiera de sus valores máximos permisibles?

Se quemaría.

● ¿Son todos los diodos semiconductores iguales? ¿De qué factores fundamental es dependen?

No, dependen del uso al que serán sometidos, de su conexión (Directa - Inversa) y su resistencia

● ¿Qué es un rectificador?

Es un diodo que da paso a la corriente en un sentido y bloquea la corriente en el otro.Convierte la tensión continua en tensión continua pulsadora.

● ¿Cuántos tipos de rectificadores existen?

Existen 4 tipos de rectificadores.1. De Puente2. Doble Onda3. Media Onda4. Onda Completa

● ¿De qué elementos consta un rectificador de onda media?

Consta de un diodo semiconductor y una resistencia.

● ¿Con qué circuitos podemos conseguir un rectificador de onda completa?

Con un Puente de Diodos.

● ¿Qué ventajas presenta el rectificador en puente frente al rectificador llamado de doble onda?

Una mayor economía ya que no necesita un transformador de toma intermedia.Mayor fiabilidad ya que se puede conseguir que los diodos soportan menor tensión inversa al encontrarse inversamente polarizados.

● Los siguientes esquemas representan a circuitos rectificadores. Teniendo en cuenta que a los diodos se les considera como ideales, es decir. RD = 0. RI=∞ y que la señal que se aplica a cada rectificador es la que aparece a su izquierda. Determínese para

cada circuito los oscilogramas de la tensión de salida, así como los de tensión Inversa que soporta cada diodo.

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● ¿Qué diferencia existe respecto a la constitución de un diodo rectificador y un diodo zener?

Diodo Rectificador: En el estado “encendido” soporta una corriente en la dirección de la flecha del símbolo.Diodo Zener: La dirección de conducción es opuesta a la flecha del símbolo.

● ¿Cuál es el origen del efecto zener?

En toda unión P-N, sin polarizar existe una zona de carga especial formada por unas cargas fijas que crean un campo eléctrico.Cuando la unión P-N se polariza Inversamente el campo eléctrico aumenta.En estas condiciones, sólo atraviesan la unión los portadores minoritarios de ambos lados dando lugar a la corriente inversa de saturación.

● En qué consiste el efecto de avalancha.

Al mismo tiempo que se presenta el efecto zener, los portadores que atraviesan la unión son acelerados por el intenso campo eléctrico que existe.Debido a este, adquieren suficiente energía, como para que al chocar contra los átomos del semiconductor, liberen nuevos portadores de corriente.

● Compara las curvas de un diodo zener y de un diodo rectificador.

Curva Zener Curva Rectificador

● ¿Qué se entiende por un estabilizador de tensión?

Es decir, mantener constante la tensión de salida.

● ¿Cual es la función de la resistencia R^ que aparece en los circuitos estabilizadores?

Es una Resistencia Variable.

● ¿Por qué la zona de carga espacial de un diodo túnel es muy estrecha?

Por consecuencia del gran número de átomos de impurezas.

● Por qué el diodo túnel tiene una zona dentro de su curva característica denominada de resistencia negativa. Esta zona en qué puntos queda definida?

Queda definida entre V.p y V.v

● A partir de qué punto dentro de la curva característica del túnel, este se comporta como el resto de los diodos ya estudiados?

Un aumento de la polarización directa más allá del Vp es causa de que la corriente Túnel disminuye rápidamente hasta un valor de Iv (Corriente de Valle) en Vv.Pasada Vv el diodo Túnel se comporta como un diodo normal.

● Necesita el túnel mucha tensión Inversa para conducir en Inverso?

No.

● El diodo LED está constituido por materiales semiconductores?

Constituido por semiconductores, Arseniuro de Galio (AsGa) o el fósforo de Galio (PGa).

● ¿En qué tipo de polarización emite radiaciones infrarrojas el LED?

En polarización Directa.

● Con qué dispositivo pasivo podemos asociar al diodo varicap?

Asociado al dieléctrico de un condensador.

● ¿Cuál es la diferencia fundamental de un diodo varicap frente a los otros diodos?

Se diferencia de los otros, porque la zona de transición se caracteriza por la ausencia de cargas.

● El siguiente circuito mantiene una tensión constante a la salida aunque se produzcan variaciones de la tensión de alimentación o de la carga, de ahí que se les denomine estabilizador de tensión. Se pide que se determine la corriente que circula por el zener, por Rs y por RL. en los siguientes casos.

V=20I=80mAR=250ohms

V/R = 80mA2/80mA = 25