Fundamentos de Diodos y Transistores en Electrónica
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El diodo ideal se asemeja mucho a un interruptor simple, excepto por su capacidad de conducir en una sola dirección. Actúa en un circuito en corte en la región de conducción y abierto en la de no conducción.
Semiconductores
- Material semiconductor: Conductividad entre un buen conductor y un aislante.
- Enlace covalente: Es el enlace de átomos reforzado por electrones compartidos entre átomos vecinos.
- Subida de temperatura: Puede causar un aumento de electrones libres en el material semiconductor.
- Coeficientes de temperatura: La mayoría de los semiconductores poseen coeficientes de temperatura negativos; la resistencia desciende cuando la temperatura sube.
Tipos de Materiales Semiconductores
- Materiales intrínsecos: Aquellos semiconductores con bajo nivel de impureza.
- Material tipo N: Se forma al añadir átomos donadores; el electrón es el portador mayoritario (5 electrones).
- Material tipo P: Se forma al añadir átomos aceptores (3 electrones).
Regiones de un Diodo
- Región de agotamiento: Es la cercana a la unión de un diodo.
- Región de polarización directa: La corriente se incrementará de forma exponencial.
- Región de polarización inversa: Se mantiene una muy pequeña corriente de saturación; la ruptura Zener se alcanza y pasa a través del diodo en dirección opuesta.
Características de los Diodos
- La resistencia de un diodo disminuye con el incremento en el voltaje o la corriente del diodo.
- El voltaje umbral es cercano a los 0.7V en silicio y 0.3V en germanio.
- El nivel máximo de disipación de la potencia de un diodo es igual al producto del voltaje por la corriente.
- La capacitancia de un diodo se incrementará exponencialmente con el incremento del voltaje en polarización directa, siendo los niveles más bajos en polarización inversa.
- La dirección de conducción del diodo Zener es opuesta a la que indica la flecha de su símbolo y el voltaje de polarización opuesta en polarización directa.
- Los diodos de luz (LEDs) emiten luz bajo polarización directa; se requieren de 2 a 4 V.
Transistores
- Las relaciones básicas entre las corrientes son siempre las mismas y el voltaje base-emisor es el valor umbral, el transistor está encendido.
- Para el caso de amplificación lineal, el punto de operación de DC no será cercano a los valores nominales máximos de potencia, corriente o voltaje; se deben evitar regiones de saturación y corte.
- Para un análisis de DC de una red de transistores, los capacitores se reemplazan por un equivalente de circuito abierto.
- La corriente de saturación es la resultante de un circuito cerrado imaginario entre los terminales colector y emisor.
- La ecuación recta de carga se aplica utilizando la ley de Kirchhoff a la red de salida o del colector.
- La configuración divisor de voltaje es la más común por su baja sensibilidad ante cambios en la beta; el aproximado solo puede aplicarse si la resistencia del emisor reflejada en la base es mucho mayor que la resistencia más baja de polarización por divisor de voltaje conectada a la base del transistor.