PI DiodosSemiconductores

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Laboratorio de Electrónica UNLaR Fernando F. Brizuela Ing. Electricista Electrónico 1-DIODOS SEMICONDUCTORES

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  • Laboratorio de Electrnica

    UNLaRFernando F. Brizuela

    Ing. Electricista Electrnico

    1-DIODOS SEMICONDUCTORES

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    1.1 SEMICONDUCTORES

    Desde el punto de vista de la reaccin de un material ante la circulacin de la corriente elctrica podemos diferencias entre:

    1- Conductores

    2- Semiconductores

    3- Aislantes

    Los Conductores presentan baja resistencia ante el paso de la corriente, mientras que los Aislantes presentan una resistencia elevada, por su parte

    los Semiconductores son materiales cuyas caractersticas estn entre las de

    los conductores y las de los aislantes. Los mas utilizados son el Silicio y el

    Germanio, aunque en la actualidad el germanio tiene un uso menor.

    En los Conductores los electrones se mueven con facilidad, mientras que en los Aislantes gozan de una menor movilidad. En los Semiconductores los

    tomos comparten electrones para alcanzar una situacin estable, en esta

    situacion de equilibrio se comportan casi como aislantes y la estructura que

    forman se denomina Cristal.

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    1.1 SEMICONDUCTORES

    Sin embargo en los Semiconductores la temperatura ambiente puede hacer que algunos de esos electrones se desliguen y queden libres, pudiendo

    formar parte de una corriente elctrica. En este caso, al vaco que deja un

    electrn se lo denomina Hueco.

    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORES

    Un semiconductor puro se los denomina Semiconductor Intrnseco, y en este tipo de semiconductores la corriente se debe a los electrones libres y a

    los huecos producidos por la energa trmica.

    Para aumentar la conductividad de los semiconductores se recurre a aadir tomos de distintas caractersticas que aumenten el nmero de

    electrones libres o de huecos. A este proceso se los denomina dopado y a

    un semiconductor dopado se los denomina Semiconductor Extrnseco.

    Si el dopado se realiza para aumentar el nmero de electrones libres, se denomina Semiconductor tipo N, y si el dopado se realiza para aumentar el

    nmero de huecos, se obtiene un Semiconductor tipo P.

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    +

    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORES

    Estructura atmica Silicio

    4 Electrones de Valencia

    Si

    Otra forma de representacinsolo considerando los cuatro electrones

    de valencia

    Una unin de tomos fortalecida por compartimiento de electrones se denomina Unin Covalente

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    Si SiSi

    Si SiSi

    Si Si Si

    Unin covalente de tomos de silicio

    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORES

    Electrones compartidos

    Electrones de valencia

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    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORESSemiconductor Tipo N: se obtiene agregando a la unin

    covalente de Silicio un tomo de impureza de Antimonio Sb

    Sb SiSi

    Si SiSi

    Si Si Si

    Electrn Libre:

    Quinto electrn de

    valencia del

    antimonio

    Impureza tomo de

    antimonio Sb

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    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORES

    Semiconductor tipo P: se obtiene agregando a la unin covalente

    de Silicio un tomo de impureza de Boro B que tiene tres electrones

    de valencia

    Hueco, falte de

    electrn

    Si Si Si

    B SiSi

    Si SiSi

    Impureza, tomo de

    Boro B

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    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORES

    ..\..\..\VideosEducativos\Electronica\curso de

    electricidad 1.mpg

    Veamos el siguientes video sobre las caractersticas electrnicas de los

    conductores y aislantes.

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    1.2 TIPOS DE SEMICONDUCTORES

    ..\..\..\VideosEducativos\Electronica\Introduccin_a_lo

    s_Semiconductores_(HQ).mp4

    Veamos el siguientes video sobre los tipos de semiconductores

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEAL

    La unin de dos semiconductores de distinto tipo, uno Tipo P y otro Tipo N se lo denomina Diodo

    P N

    Ctodonodo

    Smbolo Elctrico del Diodo

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEAL

    El Diodo Ideal es un dispositivo electrnico de dos terminales, Conducir corriente en la direccin que define la fecha del smbolo, y actuar como un circuito abierto en cualquier intento por establecer corriente en

    direccin opuesta.

    La caracterstica de un Diodo Ideal son aquellas de un interruptor que puede conducir corriente en una sola direccin. Un interruptor controlado por tensin.

    -+VD

    ID

    Smbolo elctrico: Caracterstica tensin corriente:

    VD

    ID

    ID

    - +

    VD

    +

    ID

    -

    VD

    El funcionamiento de la mayora de los componentes

    electrnicos se suele describir mediante lo que se

    denomina la curva caracterstica del componente y

    dichas curvas representan las variaciones de la corriente

    respecto a la tensin. Adems los fabricantes suelen

    facilitar la mayora de los parmetros a travs de estas

    curvas.

    Zona de Polarizacin Inversa

    Zona de Polarizacin Directa

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEAL

    Analizando la grafca de tensin corriente en el Diodo Ideal podemos formular:

    1- El Diodo Ideal es un Circuito Cerrado para la Regin de Conduccin

    2- El Diodo Ideal es un Circuito Abierto para la Regin de no Conduccin

    )(0

    ,20,5 AbiertoCircuitoI

    VRmA

    NegativosValoresSloV

    D

    DD

    )(,.......,5,4,3,2

    0 CircuitoCortooI

    VRpositivovalorunSlomA

    V

    D

    DD

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEAL

    + -

    VD

    VD

    ID

    - +

    VD

    ID (Limitada solo por el circuito)

    Corto Circuito

    ID = 0

    Circuito abierto

    Zona de Polarizacin Directa o

    Zona de Conduccin

    Zona de Polarizacin Inversa o

    Zona de no Conduccin

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEAL

    + -

    VD

    - +

    VD

    ID (Limitada solo por el circuito)

    Corto Circuito

    ID = 0

    Circuito abierto

    Cuando el Diodo se encuentra en la Zona de polarizacin directa o Zona de conduccin lo podemos reemplazar por un corto Circuito

    Cuando el Diodo se encuentra en la Zona de polarizacin Inversa o Zona de no conduccin lo podemos reemplazar por un Circuito Abierto

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEALANALISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS

    Primero debemos determinar si el diodo se encuentra en la regin de conduccin o de no conduccin observando la direccin de la corriente ID que se establece

    mediante un voltaje de fuente aplicado.

    Si el sentido de la corriente que se establece es igual a la que indica la flecha del smbolo del diodo, el diodo se encuentra en la Zona de Conduccin.

    + -

    VD Corto Circuito

    +

    -Al Diodo Ideal lo

    podemos

    reemplazar por

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    1.3 DIODO SEMICONDUCTOR IDEALANALISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS

    Si el sentido de la corriente que se establece es contraria a la que indica la flecha del smbolo del diodo, el diodo se encuentra en la zona de no

    conduccin.

    +

    -

    - +

    VD

    Al Diodo Ideal lo

    podemos

    reemplazar por

    Circuito abierto

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    1.4 DIODO SEMICONDUCTOR REALCurva caracterstica

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    1.4 DIODO SEMICONDUCTOR REALCurva caracterstica

    Veamos el siguientes video sobre el funcionamiento de un diodo real

    ..\..\..\VideosEducativos\Electronica\Que_son

    _los_diodos._(HQ).mp4

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    1.4 DIODO SEMICONDUCTOR REALCircuito Equivalente Completo

    RdVTCircuito equivalente zona de

    Polarizacin Directa

    VD

    ID

    VT=0,7

    Rd

    Circuito equivalente CompletoDiodo Real

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    1.4 DIODO SEMICONDUCTOR REALCircuito Equivalente Simplificado

    VTCircuito equivalente zona de

    Polarizacin Directa

    Circuito equivalen SimplificadoDiodo Real

    En la mayor parte de las aplicaciones, la resisencia Rd es lo suficientemente pequea como para omitirse en comparacin con los

    elementos de la Red. Por lo tanto podemos no tenerla en cuenta

    entonces el circuito equivalente quedara:

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    1.4 DIODO SEMICONDUCTOR REALCircuito Equivalente Simplificado

    Circuito equivalente zona de

    Polarizacin Directa

    Circuito equivalen SimplificadoDiodo Real

    VT

    El circuito simplificado que utilizaremos en el anlisis de circuitos con diodos es el siguiente:

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    1.4 DIODO SEMICONDUCTOR REALCircuito Equivalente Simplificado

    Diodo Real

    En la zona de polarizacin Inversa lo consideraremos al diodo como un circuito abierto

    - +

    VD

    Al Diodo Ideal lo

    podemos

    reemplazar por

    Circuito abierto

    Zona de

    polarizacin

    inversa

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    1.5 DIODO SEMICONDUCTOR REALANALISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS

    Primero debemos determinar si el diodo se encuentra en la regin de conduccin o de no conduccin observando la direccin de la corriente ID que se establece

    mediante un voltaje de fuente aplicado.

    Si el sentido de la corriente que se establece es igual a la que indica la flecha del smbolo del diodo, el diodo se encuentra en la Zona de Conduccin.

    + -

    VD

    +

    -Al Diodo Ideal lo

    podemos

    reemplazar por

    VT

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    1.5 DIODO SEMICONDUCTOR REALANALISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS

    Si el sentido de la corriente que se establece es contraria a la que indica la flecha del smbolo del diodo, el diodo se encuentra en la zona de no

    conduccin.

    +

    -

    - +

    VD

    Al Diodo Ideal lo

    podemos

    reemplazar por

    Circuito abierto

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    1.6 SEMICONDUCTORES

    Veamos el siguientes video sobre los semiconductores en general

    ..\..\..\VideosEducativos\Electronica\Los_semi

    conductores_(HQ).mp4

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    1.7 VIDEOS

    Para volver a ver los videos de esta presentacin ingresar a

    www.youtube.com

    Buscar los videos con los siguientes nombres:

    1. Introduccin a los semiconductores

    2. Que son los diodos

    3. Los semiconductores

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    Fuentes:a.1. Robert L. Boylestad, Luis Nashelsky, ELECTRONICA: TEORIA DE

    CIRCUITOS, Sexta Edicin 1997, Editorial Pearson

    a.2. Carlos Martnez Lorrio Teresa Herranz Gmes, CURSOS DE ELECTRONICA ANALOGICA Y DIGITAL, Editorial DAT House Madrid

    a.3. Recursos web varios