Fundamentos de Semiconductores y Circuitos Rectificadores: Evolución y Componentes Clave

Evolución Histórica de la Amplificación y los Semiconductores

• Amplificación de Señales (Pre-1940): ¿Cómo se hacía la amplificación de señales antes de la era del transistor bipolar y los componentes de estado sólido?
• Aparición del Transistor y el CI: ¿Cuándo aparece el primer transistor? ¿Y el primer circuito integrado (CI)?
  • El primer transistor apareció a finales de la década de 1940.
  • El primer circuito integrado se introdujo en 1959.
• Impacto de los Circuitos Integrados: ¿Qué permite la aparición de estos últimos (los CIs)?

  Permite opciones de miniaturización de los circuitos gracias al aumento de las posibilidades en la densidad de integración.

• Contribución de los Semiconductores: ¿Qué ha permitido la aparición de los semiconductores?

  Ha permitido la aparición de los diodos, los transistores, los tiristores y otros componentes electrónicos fundamentales.

El Diodo Semiconductor: Principios y Aplicaciones

Definición y Función del Diodo

¿Qué es un diodo? ¿Cuál es su aplicación fundamental?

• Es un elemento semiconductor que solo permite la circulación de la corriente en un sentido único.
• Su aplicación fundamental es que son capaces de convertir la Corriente Alterna (C.A.) en Corriente Continua (C.C.).

Semiconductores y Dopaje

¿Qué es un semiconductor? Cita algunos ejemplos.

Los semiconductores son materiales que poseen características intermedias entre los conductores y los aislantes. Se caracterizan por:

• Tamaño reducido (en el contexto de los componentes).
• Pequeño consumo energético.
• Bajo precio (en comparación con tecnologías anteriores).

Propiedades del Silicio

¿Atómicamente qué caracteriza al silicio? ¿Cómo es eléctricamente?

El silicio es un cuerpo estable con solo cuatro electrones de valencia, lo que le permite formar enlaces covalentes estables para mantener una estabilidad normal en su estructura cristalina.

Obtención de Materiales Tipo N y Tipo P

¿Cómo se consigue hacer de un semiconductor un elemento conductor? (Esta pregunta requiere una explicación detallada sobre el dopaje, que se omite en el texto original, pero se mantiene la estructura).

Cristal de Silicio Tipo N

¿Cómo hacemos un cristal de silicio de tipo N? Describe.

Se logra mediante la combinación del silicio con una impureza pentavalente, como el antimonio, que aporta electrones libres a la red cristalina.

Cristal de Silicio Tipo P

¿Cómo hacemos un cristal de silicio de tipo P? Describe.

(Se requiere descripción del dopaje con impurezas trivalentes, como el boro, para crear huecos).

Formación y Polarización de la Unión P-N

Formación del Diodo de Unión

¿Cómo se forma un diodo de unión?

Se forma juntando un cristal de tipo P con otro cristal de tipo N.

La Zona de Deplexión

¿Qué pasa en la zona de unión de los dos cristales?

En dicha unión aparece una barrera de potencial debido al efecto de la repulsión de las cargas, lo que inicialmente evita el flujo de corriente.

Polarización Directa

Explica cómo se polariza un diodo para que haya corriente eléctrica. ¿Cómo se llama dicha polarización?

Es la que necesita ser sometida a una tensión mínima para superar la barrera de potencial (se denomina polarización directa del diodo de unión).

Polarización Inversa

Explica qué ocurre cuando se polariza al contrario. ¿Cómo se llama dicha polarización?

(Se requiere explicación sobre el ensanchamiento de la barrera y el flujo de corriente de fuga, y se denomina polarización inversa).

Fuentes de Alimentación y Circuitos Rectificadores

Necesidad de Fuentes de Alimentación

¿Cuándo es necesario utilizar fuentes de alimentación?

Se utilizan para aplicaciones donde sea necesaria una alimentación con corriente continua (C.C.).

¿Qué se utiliza a veces en lugar de fuentes de alimentación? ¿En qué situaciones?

Se utilizan pilas o baterías cuando la potencia eléctrica requerida por los aparatos es baja.

El Circuito Rectificador

Definición y Tipos

¿Qué es un circuito rectificador?

Es aquel que tiene la función de convertir la corriente alterna (C.A.) en corriente continua (C.C.).

¿Cómo pueden ser y de qué dependen que sean de una forma u otra?

• Pueden ser de media onda y de onda completa.
• Dependen del número de diodos que utilizamos y de cómo los conectamos.

Diagrama de Bloques de una Fuente de Alimentación (F.A.)

El diagrama de bloques básico de una Fuente de Alimentación es:

C.A. $\rightarrow$ (Transformador $\rightarrow$ Rectificador $\rightarrow$ Filtro) $\rightarrow$ C.C.

Función del Transformador

¿Qué función desempeña el transformador? ¿Por qué son necesarios?

• Es capaz de reducir o aumentar la tensión de una corriente alterna sin modificar la frecuencia.
• Un transformador puede actuar tanto como elevador de tensión como reductor.

El Transformador: Estructura

¿Qué es un transformador?

Es una máquina eléctrica estática.

¿Cómo está formado?

Está formado por dos bobinas: una primaria y otra secundaria, acopladas magnéticamente.

Etapa de Filtrado

La etapa de filtrado ¿Con qué fin se utiliza?

Se utiliza con el fin de conseguir una corriente de salida lo más continua posible, minimizando el rizado residual.