UTILIZAR INSTRUMENTACION ELECTRONICA Y HERRAMIENTAS DE SIMULACION PARA REALIZAR EL ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS CON DISPOSITIVOS ELECTRONICOS ACTIVOS TAREA 2

MATERIALES SEMICONDUCTORES Si los conductores son cuerpos que tienen electrones libres y los aislantes tienen muy poco de ellos, los materiales semiconductores se ubican en una situación intermedia: a la temperatura de O K se comportan como aislantes, pero cuando se les aporta de energía pueden modificar esta situación, cambiando a un comportamiento más cercano al de los conductores.

ESTRUCTURA DEL SILICIO. Es uno de los elementos más abundante sobre la tierra, con un porcentaje en peso del 25,7% En éstas los átomos se disponen según una red tipo diamante con simetría cúbica, en donde cada átomo forma enlaces covalentes con otros cuatro adyacentes. Así todos los átomos tienen la última órbita completa con ocho electrones En la figura se aprecia que todos los electrones de valencia están asociados a un enlace covalente. Por tanto, al no existir portadores libres, el silicio puro y monocristalino a 0 K se comporta como un material aislante.

Portadores de carga (Electrón y el hueco). En los cuerpos con características de conductores la corriente circula gracias a la presencia de electrones libres. En los materiales que son semiconductores también los electrones se encargan de la corriente. Sin embargo, puesto que en este caso provienen de un enlace covalente y no de una nube electrónica, el fenómeno es más complejo, y para su explicación se introduce un nuevo portador de carga ficticio llamado "hueco".

Generación térmica de portadores. Al elevar la temperatura del monocristal de silicio por encima de O grados Kelvin, parte de la energía térmica admite liberar alguno de los electrones, produciendo se dos efectos: Se da la presencia de un electrón libre que se mueve por la red en presencia de un campo eléctrico. En el átomo amarrado al electrón se da un defecto de carga negativa, en otras palabras aparece una carga positiva a la que se llama hueco. Los semiconductores se diferencian de los aislantes en que la energía para liberar un electrón es menor en el semiconductor que en el aislante.

Recombinación de pares electrón-hueco. Se puede decir que un hueco es un enlace covalente "incompleto". Si un electrón cruza el área donde se encuentra el hueco es posible que quede atrapado en él. A esta situación se le conoce como "recombinación", y desprende la pérdida de un electrón y de un hueco. Esto no afecta al material que sigue manteniendo su neutralidad eléctrica.

Impurificación o dopado de los Semiconductores. En un semiconductor intrínseco las agrupaciones de huecos y de electrones pueden modificarse por medio del aumento de pequeñas cantidades de elementos llamados impurezas o dopantes, a la composición cristalina. Es este comportamiento de los semiconductores lo que permite la fabricación de circuitos electrónicos integrados.

Los semiconductores y la temperatura si la temperatura es lo suficientemente elevada, la cantidad de pares generados enmascare a los portadores presentes debidos a la impurificación. En ese momento se dice que el semiconductor es degenerado, y a partir de ahí no se puede distinguir si un material es de tipo N ó P: es la temperatura a la cual los dispositivos electrónicos dejan de operar correctamente. En el caso del silicio, esta temperatura es de 125 ºC.

DIODO IDEAL. es un diodo que actúa como un conductor perfecto cuando el voltaje se aplica hacia adelante sesgado y como un aislante perfecto cuando el voltaje se aplica en polarización inversa

Diodo de unión PN. La naturaleza de la unión p-n es tal que conducirá corriente en dirección directa, pero no en dirección inversa. De esta manera, se convierte en una herramienta básica en la rectificación para la construcción de fuentes de alimentación de DC.

Formación de la unión PN. En la zona N tenemos electrones libres y en la zona P tenemos huecos en espera de ser rellenados por electrones Zona P: tiene un exceso de huecos, y se obtiene introduciendo átomos del grupo lll en la red cristalina (como el boro) Zona N:dispone de electrones en exceso, procedentes de átomos del grupo V (fósforo). La carga total en cada zona es neutra debido a que: no hay distribuciones de carga neta, tampoco existen campos eléctricos internos

El electrón al pasar la unión se vuelve a combinar con un hueco. Originándose una carga negativa, ya que antes de que llegara el electrón la carga total era nula. Al cruzar el hueco de la zona P a la zona N, genera un defecto de carga positiva en la zona P, con lo que también aparece una carga negativa. como resultado, a ambos lados de la unión se va creando una zona de carga, que es positiva en la zona N y negativa en la zona P

Polarización del Diodo.

Característica tensión-corriente. En la gráfica se aprecian claramente diferenciadas las diversas regiones de funcionamiento explicadas en el apartado anterior: Región de conducción en polarización directa (PD). Región de corte en polarización inversa (PI). Región de conducción en polarización inversa. Cuando se polariza con tensiones menores de 0 Voltios, la corriente es mucho menor que la que se obtiene para los mismos niveles de tensión que en directa, hasta llegar a la ruptura, en la que de nuevo aumenta.

DIODO ZENER. Es prácticamente igual que el diodo de unión PN estándar, pero este está especialmente diseñado para aprovechar una configuración de polarización inversa el diodo Zener comienza a conducir en la dirección inversa

DIODO RECTIFICADOR DE ONDA. es un circuito empleado para aprovechar ambos semiciclos de la corriente alterna y obtener corriente directa como resultado ideal (positivo y negativo)