Rectificador Media Onda, Diodos y Transistores: Conceptos Electrónicos Esenciales

Rectificador de Media Onda

La función de este circuito es eliminar uno de los dos semiperiodos de una señal alterna senoidal, proveniente del secundario del transformador. El componente electrónico clave para este fin es el diodo, que posee la propiedad fundamental de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido.

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v de D1 y R1

El Diodo Semiconductor

El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y fundamental, presente en prácticamente cualquier circuito electrónico.

Polarización Directa del Diodo

La polarización directa ocurre cuando la corriente que circula por el diodo sigue el sentido de la flecha de su símbolo (del ánodo al cátodo).

En este estado, la corriente atraviesa el diodo con gran facilidad, comportándose idealmente como un cortocircuito.

Polarización Inversa del Diodo

La polarización inversa se da cuando la corriente intenta circular en sentido opuesto a la flecha del diodo (del cátodo al ánodo).

En este caso, la corriente no atraviesa el diodo (excepto por una pequeña corriente de fuga), y se comporta idealmente como un circuito abierto.

Nota: El funcionamiento descrito anteriormente se refiere al diodo ideal. Esto implica que el diodo se considera un elemento perfecto (como se asume en la mayoría de los análisis básicos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.

Transistores

Introducción a los Transistores

El transistor puede conceptualizarse como la unión de dos diodos, lo que le confiere dos uniones PN o NP. Por lo tanto, un transistor posee tres zonas de dopado.

En un transistor PNP, por ejemplo, existen tres zonas de dopado diferenciadas y con distintas propiedades. La base es la zona N, mientras que las otras dos zonas P se denominan colector y emisor. En un transistor NPN, la configuración es inversa.

La unión entre el emisor y la base forma una unión PN, y la unión entre la base y el colector forma la otra unión PN. Sin embargo, a efectos prácticos, un transistor no funciona simplemente como la conexión de dos diodos.

Los símbolos esquemáticos del transistor son los siguientes:

• Transistor NPN
• Transistor PNP

Funcionamiento del Transistor

En el transistor, el emisor es el encargado de "inyectar" portadores de carga (electrones en NPN, huecos en PNP) en la base. La base, a su vez, controla el flujo de estos portadores y los dirige principalmente hacia el colector.

La fabricación del transistor se optimiza de manera que la base es la zona más pequeña, seguida por el emisor, siendo el colector la zona de mayor tamaño.

Polarización del Transistor

Un transistor cuenta con dos uniones PN, por lo que requiere una polarización adecuada para operar correctamente. Generalmente, la unión emisor-base debe estar polarizada directamente, y la unión colector-base debe estar polarizada inversamente.

Por ejemplo, en un transistor NPN, se utilizan dos fuentes de tensión. Una polariza la unión colector-base inversamente (polo positivo conectado al colector N), y la otra polariza la unión emisor-base directamente (polo negativo conectado al emisor N). De esta forma, el transistor queda polarizado, permitiendo la circulación de corriente.

Circula una corriente principal del emisor a la base y de esta al colector. También existe una pequeña corriente de base (IB), que es mucho menor comparada con la corriente de colector (IC). En la práctica, la corriente de colector es casi idéntica a la corriente de emisor (IE), aunque la relación exacta es:

IE = IC + IB

Parámetros Fundamentales del Transistor

Los transistores son dispositivos amplificadores, lo que significa que una pequeña señal de entrada puede controlar una señal de salida mucho mayor. Esto se manifiesta en sus parámetros de ganancia:

• Para una pequeña tensión de entrada, se obtiene una elevada tensión de salida.
• Para una pequeña corriente de entrada, se obtiene una elevada corriente de salida.
• Para una pequeña potencia de entrada, se obtiene una elevada potencia de salida.

Según estas propiedades, se definen tres parámetros de ganancia principales para un transistor:

• Ganancia de corriente (Ai o β)
• Ganancia de tensión (Av)
• Ganancia de potencia (Ap)