Componentes Electrónicos Esenciales: Semiconductores, Diodos y Transistores

Principios de los Semiconductores

La corriente eléctrica es, fundamentalmente, el movimiento de los electrones. Este movimiento es posible porque en ciertos materiales existen electrones libres con capacidad de desplazarse.

Electrones de Valencia y Conductividad

Los electrones libres se encuentran únicamente en la última capa del átomo, la más exterior, y se conocen como electrones de valencia. Estos electrones no se utilizan para formar uniones con otros átomos, lo que les permite moverse.

• Conductores: Un átomo necesita tener electrones de valencia libres para ser un buen conductor de la electricidad.
• Aislantes: Si un material no tiene electrones libres, se comporta como un aislante.
• Semiconductores: Para conseguir que un material semiconductor conduzca, es necesario introducir en él otras sustancias determinadas, un proceso conocido como dopaje.

El Enlace Covalente

Para que un átomo sea estable, busca electrones en otros átomos cercanos para formar una molécula. En este proceso, los átomos comparten electrones y quedan unidos, lo que se conoce como enlace covalente. Típicamente, cada átomo comparte un electrón con su vecino.

El Diodo: Componente Unidireccional

Diodo Rectificador (Unión P-N)

El diodo se forma al juntar un semiconductor de tipo P (ánodo) y uno de tipo N (cátodo o K). En la zona de unión P-N, aparece una barrera de repulsión, que es una tensión lo suficientemente grande como para impedir el paso de la corriente eléctrica en condiciones normales.

Diodo Emisor de Luz (LED)

Los diodos LED son componentes electrónicos que, al igual que un diodo convencional, permiten el paso de la corriente en un solo sentido. Su característica principal es que emiten luz cuando están polarizados directamente.

• Conexión: Los LEDs tienen dos patillas de conexión, una larga y otra corta. Para que pase la corriente y emita luz, se debe conectar la patilla larga al polo positivo y la corta al negativo.
• Eficiencia y Duración: Aproximadamente el 80% de la energía que consume el LED se transforma en luz, y además, su tiempo de duración es mucho mayor que el de las bombillas tradicionales.

Puente de Diodos o Puente Rectificador

Es un circuito electrónico, formado regularmente por cuatro diodos, conectados de una forma específica. Su función principal es transformar la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).

Diodo Zener

El diodo Zener es un tipo especial de diodo diseñado para funcionar de manera fiable cuando está inversamente polarizado. Este tipo de diodos se emplea en circuitos reguladores de tensión, ya que solo conducen en sentido inverso cuando la tensión aplicada es igual o superior a la tensión Zener, indicada en la cápsula del componente.

El Transistor: Amplificación y Conmutación

Inventado en 1951, el transistor es un componente electrónico formado por materiales semiconductores. Vino a sustituir a las antiguas y voluminosas válvulas termoiónicas. Gracias a los transistores, fue posible la construcción de receptores de radio portátiles (llamados popularmente "transistores") y se ha facilitado el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.

Funciones Principales del Transistor

• Interruptor: Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una pequeña señal de mando.
• Amplificador: Funciona como un elemento amplificador de señales.
• Otras funciones: También pueden funcionar como oscilador, conmutador o rectificador.

Estructura

Están formados por la unión de tres cristales semiconductores, que pueden ser dos del tipo P y uno del tipo N (configuración PNP) o, viceversa, dos del tipo N y uno del tipo P (configuración NPN).

Fundamentos de la Transmisión de Información

La información es la transmisión de datos de un lugar a otro. Para ello, necesitamos un sistema emisor, uno receptor y un canal de comunicación, que sería el medio por el cual se transmite la información.

Parámetros de la Comunicación

• Medio: El entorno por el que viaja la señal (ej. aire, agua, vacío).
• Señal: La forma en que se transporta la información (ej. electromagnética, sonora).
• Velocidad de transmisión y Ancho de banda.
• Interferencias y Distancia máx. a la que llega la señal.

Espectro Radioeléctrico y Radiaciones

Las radiaciones se pueden clasificar como ionizantes y no ionizantes. Existen dos tipos de radiación ionizante: una de naturaleza electromagnética (rayos X) y otra constituida por partículas (alfa, beta). Las radiaciones electromagnéticas de menor frecuencia que la necesaria para producir ionización, como la radiación ultravioleta, visible, infrarroja y las ondas de radio, se consideran no ionizantes.