INFORME 7LABORATORIO DE INDUCCIÓN INGENIERÍA ELECTRONICA

  

GRUPO-7

FREDDY ALEXANDER ACOSTA TAFUR

RICARDO MIRANDA CARDONA

ING. JAIRO AUGUSTO ORTEGON BOLIVAR

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

PREGRADO DE ELECTRONICABOGOTÁ D.C.

2010

DIODO DE UNIÓN PNDIODO ZENERDIODO SCHOTTKYFOTODIODODIODO VARICAPDIODO TUNNELDIODO GUNNDIODO LED PUENTE DE DIODOS

LOS TRANSISTORES BIPOLARES O DE UNIÓN BJT

TRANSISTORES DE EFECTO DE CAPO (JFET,MOSFET)

Es el dispositivo semiconductor mas sencillo dos terminales que, en una situación ideal, se comporta como un interruptor. Son unidireccionales, por tanto por ellos no puede circular la corriente en sentido contrario al de conducción.

Los diodos de unión pn, están constituidos por la unión de dos materiales semiconductores extrínsecos tipos p y n. Hay que destacar que ninguno de los dos cristales por separado tiene carga eléctrica, ya que en cada cristal, el número de electrones y protones es el mismo, de lo que podemos decir que los dos cristales, tanto el p como el n, son neutros. (Su carga neta es 0).la característica de la unión pn dan lugar a que este dispositivo conduzca en un sentido y que no lo haga en forma contraria.

A).En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción, provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7 V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del germanio, que es el segundo mas usado el voltaje es de 0,3 V

B)En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión de salida es nula, al igual que la intensidad de la corriente

ES UN DISPOSITIVO CAPAS DE VARIAR SU RESISTENCIA INTERNA EN FUNCIÓN DE LA TENCIÓN APLICADA EN SUS TERMINALES. EL DIODO ZENER, RECIBE ESTE NOMBRE POR SU INVENTOR, EL DR. CLARENCE MELVIN ZENER, ES UN DIODO DE SILICIO QUE SE HA CONSTRUIDO PARA QUE FUNCIONE EN LAS ZONAS DE RUPTURAS.

ESTOS DISPOSITIVOS NO ESTÁN CONSTITUIDOS POR UNA UNIÓN P–N, EL DIODO SCHOTTKY TIENE UNA UNIÓN METAL-N. ESTOS DIODOS SE CARACTERIZAN POR SU VELOCIDAD DE CONMUTACIÓN, UNA BAJA CAÍDA DE VOLTAJE CUANDO ESTÁN POLARIZADOS EN DIRECTO.LA TENCIÓN UMBRAL DE LOS DIODOS SCHOTTKY DE SILICIO OSCILA ENTRE LOS 0,3 Y 0,7V.

ES UN SEMICONDUCTOR CONSTRUIDO CON UNA UNIÓN PN, SENSIBLE A LA INCIDENCIA DE LA LUZ VISIBLE O INFRARROJA. PARA QUE SU FUNCIONAMIENTO SEA CORRECTO SE POLARIZA INVERSAMENTE, CON LO QUE SE PRODUCIRÁ UNA CIERTA CIRCULACIÓN DE CORRIENTE CUANDO SEA EXCITADO POR LA LUZ. DEBIDO A SU CONSTRUCCIÓN, LOS FOTODIODOS SE COMPORTAN COMO CÉLULAS FOTOVOLTAICAS, ES DECIR, EN AUSENCIA DE LUZ EXTERIOR GENERAN UNA TENSIÓN MUY PEQUEÑA CON EL POSITIVO EN EL ÁNODO Y EL NEGATIVO EN EL CÁTODO. ESTA CORRIENTE PRESENTE EN AUSENCIA DE LUZ RECIBE EL NOMBRE DE CORRIENTE DE OSCURIDAD.

ES UN TIPO DE DIODO QUE BASA SU FUNCIONAMIENTO EN EL FENÓMENO QUE HACE QUE LA ANCHURA DE LA BARRERA DE POTENCIAL EN UNA UNIÓN PN VARÍE EN FUNCIÓN DE LA TENSIÓN INVERSA APLICADA ENTRE SUS EXTREMOS. AL AUMENTAR DICHA TENSIÓN, AUMENTA LA ANCHURA DE ESA BARRERA, DISMINUYENDO ASÍ LA CAPACIDAD DEL DIODO. DE ESTE MODO SE OBTIENE UN CONDENSADOR VARIABLE CONTROLADO POR TENSIÓN.

TAMBIÉN SE CONOCEN COMO DIODOS ESAKI, EN HONOR DEL HOMBRE QUE DESCUBRIÓ QUE UNA FUERTE CONTAMINACIÓN CON IMPUREZAS PODÍA CAUSAR UN EFECTO DE TUNELIZACIÓN DE LOS PORTADORES DE CARGA A LO LARGO DE LA ZONA DE AGOTAMIENTO EN LA UNIÓN. UNA CARACTERÍSTICA IMPORTANTE DEL DIODO TÚNEL ES SU RESISTENCIA NEGATIVA EN UN DETERMINADO INTERVALO DE VOLTAJES DE POLARIZACIÓN DIRECTA. CUANDO LA RESISTENCIA ES NEGATIVA, LA CORRIENTE DISMINUYE AL AUMENTAR EL VOLTAJE.

ESTE DIODO TIENE CARACTERÍSTICAS MUY DIFERENTES A LOS ANTERIORES, YA QUE NO ES RECTIFICADOR. SE TRATA DE UN GENERADOR DE MICROONDAS, FORMADO POR UN SEMICONDUCTOR DE DOS TERMINALES QUE UTILIZA EL LLAMADO EFECTO GUNN. ESTE EFECTO GUNN SÓLO SE DA EN MATERIALES TIPO N (MATERIAL CON EXCESO DE ELECTRONES) Y LAS OSCILACIONES SE DAN SÓLO CUANDO EXISTE UN CAMPO ELÉCTRICO.

LOS DIODOS EMISORES DE LUZ SON UN TIPO ESPECIAL DE DIODO, QUE TRABAJA COMO UN DIODO COMÚN, PERO QUE AL SER ATRAVESADO POR LA CORRIENTE ELÉCTRICA, EMITE LUZ.EXISTEN DIODOS LED DE VARIOS COLORES QUE DEPENDEN DEL MATERIAL CON EL CUAL FUERON CONSTRUIDOS. HAY DE COLOR ROJO, VERDE, AMARILLO, ÁMBAR, INFRARROJO, ENTRE OTROS. ELÉCTRICAMENTE EL  DIODO LED SE COMPORTA IGUAL QUE UN DIODO DE SILICIO O GERMANIO.

UN RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ES UN CIRCUITO EMPLEADO PARA CONVERTIR UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA DE ENTRADA (VI) EN CORRIENTE DIRECTA DE SALIDA (VO) PULSANTE. A DIFERENCIA DEL RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA, EN ESTE CASO, LA PARTE NEGATIVA DE LA SEÑAL SE CONVIERTE EN POSITIVA O BIEN LA PARTE POSITIVA DE LA SEÑAL SE CONVERTIRÁ EN NEGATIVA, SEGÚN SE NECESITE UNA SEÑAL POSITIVA O NEGATIVA DE CORRIENTE CONTINUA.

EL RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ES UN CIRCUITO EMPLEADO PARA ELIMINAR LA PARTE NEGATIVA O POSITIVA DE UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA DE ENTRADA (VI) CONVIRTIÉNDOLA EN CORRIENTE DIRECTA DE SALIDA (VO).ES EL CIRCUITO MÁS SENCILLO QUE PUEDE CONSTRUIRSE CON UN DIODO.

UN PUENTE DE DIODOS O RECTIFICADOR ES EL ELEMENTO O CIRCUITO QUE PERMITE CONVERTIR LA CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA.

SE TRATA DE UN RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN EL QUE, A DIFERENCIA DEL ANTERIOR, SÓLO ES NECESARIO UTILIZAR TRANSFORMADOR SI LA TENSIÓN DE SALIDA DEBE TENER UN VALOR DISTINTO DE LA TENSIÓN DE ENTRADA.

RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE DOBLE DE GRATZ

EL TRANSISTOR ES UN DISPOSITIVO ELECTRÓNICO SEMICONDUCTOR QUE CUMPLE FUNCIONES DE AMPLIFICADOR, OSCILADOR, CONMUTADOR O RECTIFICADOR.ES UN DISPOSITIVO DE 3 PATILLAS CON LOS SIGUIENTES NOMBRES:

•EMISOR, QUE SE DIFERENCIA DE LAS OTRAS DOS POR ESTAR FUERTEMENTE DOPADA, COMPORTÁNDOSE COMO UN METAL. SU NOMBRE SE DEBE A QUE ESTA TERMINAL FUNCIONA COMO EMISOR DE PORTADORES DE CARGA. •BASE, LA INTERMEDIA, MUY ESTRECHA, QUE SEPARA EL EMISOR DEL COLECTOR. •COLECTOR, DE EXTENSIÓN MUCHO MAYOR.

•EL CONSUMO DE ENERGÍA ES RELATIVAMENTE BAJO.•EL TAMAÑO DE LOS TRANSISTORES ES RELATIVAMENTE MÁS PEQUEÑO QUE LOS TUBOS DE VACÍO.•EL PESO.•UNA VIDA LARGA ÚTIL (MUCHAS HORAS DE SERVICIO).•PUEDE PERMANECER MUCHO TIEMPO EN DEPOSITO (ALMACENAMIENTO).•NO NECESITA TIEMPO DE CALENTAMIENTO.• RESISTENCIA MECÁNICA ELEVADA.•LOS TRANSISTORES PUEDEN REPRODUCIR EL FENÓMENO DE LA FOTOSENSIBILIDAD (FENÓMENOS SENSIBLES A LA LUZ).

•LOS TRANSISTORES BIPOLARES O DE UNIÓN BJT

•TRANSISTORES DE EFECTO DE CAPO (JFET,MOSFET)

EL TRANSISTOR BIPOLAR ES EL MÁS COMÚN DE LOS TRANSISTORES, Y COMO LOS DIODOS, PUEDE SER DE GERMANIO O SILICIO. EXISTEN DOS TIPOS TRANSISTORES, EL NPN Y EL PNP, Y LA DIRECCIÓN DEL FLUJO DE LA CORRIENTE EN CADA CASO, LO INDICA LA FLECHA QUE SE VE EN EL GRÁFICO DE CADA TIPO DE TRANSISTOR.

NPN ES UNO DE LOS DOS TIPOS DE TRANSISTORES BIPOLARES, EN LOS CUALES LAS LETRAS "N" Y "P" SE REFIEREN A LOS PORTADORES DE CARGA MAYORITARIOS DENTRO DE LAS DIFERENTES REGIONES DEL TRANSISTOR

LOS TRANSISTORES NPN CONSISTEN EN UNA CAPA DE MATERIAL SEMICONDUCTOR DOPADO P (LA "BASE") ENTRE DOS CAPAS DE MATERIAL DOPADO N. UNA PEQUEÑA CORRIENTE INGRESANDO A LA BASE EN CONFIGURACIÓN EMISOR-COMÚN ES AMPLIFICADA EN LA SALIDA DEL COLECTOR.

ESTRUCTURA INTERNA

EL OTRO TIPO DE TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR ES EL PNP CON LAS LETRAS "P" Y "N" REFIRIÉNDOSE A LAS CARGAS MAYORITARIAS DENTRO DE LAS DIFERENTES REGIONES DEL TRANSISTOR. POCOS TRANSISTORES USADOS HOY EN DÍA SON PNP, DEBIDO A QUE EL NPN BRINDA MUCHO MEJOR DESEMPEÑO EN LA MAYORÍA DE LAS CIRCUNSTANCIAS.

ESTRUCTURA INTERNA

LOS TRANSISTORES PNP CONSISTEN EN UNA CAPA DE MATERIAL SEMICONDUCTOR DOPADO N ENTRE DOS CAPAS DE MATERIAL DOPADO P. LOS TRANSISTORES PNP SON COMÚNMENTE OPERADOS CON EL COLECTOR A MASA Y EL EMISOR CONECTADO AL TERMINAL POSITIVO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN A TRAVÉS DE UNA CARGA ELÉCTRICA EXTERNA.

ES EN REALIDAD UNA FAMILIA DE TRANSISTORES QUE SE BASAN EN EL CAMPO ELÉCTRICO PARA CONTROLAR LA CONDUCTIVIDAD DE UN "CANAL" EN UN MATERIAL SEMICONDUCTOR. LOS FET PUEDEN PLANTEARSE COMO RESISTENCIAS CONTROLADAS POR DIFERENCIA DE POTENCIAL LA MAYORÍA DE LOS FET ESTÁN HECHOS USANDO LAS TÉCNICAS DE PROCESADO DE SEMICONDUCTORES HABITUALES, EMPLEANDO LA OBLEA MONOCRISTALINA SEMICONDUCTORA COMO LA REGIÓN ACTIVA O CANAL

•TIENE UNA RESISTENCIA DE ENTRADA EXTREMADAMENTE ALTA (CASI 100M). •NO TIENE UN VOLTAJE DE UNIÓN CUANDO SE UTILIZA CONMUTADOR (INTERRUPTOR). •HASTA CIERTO PUNTO INMUNE A LA RADIACIÓN. •ES MENOS RUIDOSO. •PUEDE OPERARSE PARA PROPORCIONAR UNA MAYOR ESTABILIDAD TÉRMICA .

MOSFET SON LAS SIGLAS DE METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR. TAMBIÉN SON DISPOSITIVOS DE TRES TERMINALES, EN LOS QUE UNO DE ELLOS ESTA AISLADO DEL MATERIAL SEMICONDUCTOR POR UNA PELÍCULA DE ÓXIDO METÁLICO, ESTE TERMINAL SE DENOMINA PUERTA, MIENTRAS QUE LOS OTROS DOS RECIBEN EL NOMBRE DE DRENADOR Y DE SURTIDOR O FUENTE ES EL TRANSISTOR MÁS UTILIZADO EN LA INDUSTRIA MICROELECTRÓNICA. PRÁCTICAMENTE LA TOTALIDAD DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS DE USO.

Estructura interna deplexión

UN TRANSISTOR MOSFET CONSISTE EN UN SUSTRATO DE MATERIAL SEMICONDUCTOR DOPADO EN EL QUE, MEDIANTE TÉCNICAS DE DIFUSIÓN DE DOPANTES, SE CREAN DOS ISLAS DE TIPO OPUESTO SEPARADAS POR UN ÁREA SOBRE LA CUAL SE HACE CRECER UNA CAPA DE DIELÉCTRICO CULMINADA POR UNA CAPA DE CONDUCTOR .

EL TRANSISTOR MOSFET TIENE TRES ESTADOS DE FUNCIONAMIENTO

Estado de corte: Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del sustrato, el MOSFET está en estado de no conducción: ninguna corriente fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial entre ambos

Conducción lineal:Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (pMOS) o positiva (nMOS), se crea una región de deplexión en la región que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente, aparecerán portadores minoritarios (electrones en pMOS, huecos en nMOS) en la región de deplexión que darán lugar a un canal de conducción.

Saturación:Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducción bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece.

•Es un dispositivo electrónico, esto es, un circuito que, según unos valores eléctricos de entrada, reacciona dando unos valores de salida. En el caso de los JFET, al ser transistores de efecto de campo eléctrico, estos valores de entrada son las tensiones eléctricas.

•El JFET es un dispositivo unipolar, ya que en su funcionamiento sólo intervienen los portadores mayoritarios. Existen 2 tipos de JFET: de "canal N" y "de canal P" .

•Físicamente, un JFET de los denominados "canal P" está formado por una pastilla de semiconductor tipo P en cuyos extremos se sitúan dos patillas de salida (drenador y fuente) flanqueada por dos regiones con dopaje de tipo N en las que se conectan dos terminales conectados entre sí (puerta).

ECUACIONES DEL TRANSISTOR JFET Gráfica de entrada y de salida de un transistor JFET canal n. Las correspondientes al canal p son el reflejo horizontal de éstas Mediante la gráfica de entrada del transistor se pueden deducir las expresiones analíticas que permiten analizar matemáticamente el funcionamiento de este. Así, existen diferentes expresiones para las distintas zonas de funcionamiento. Para |VGS| < |Vp| (zona activa), la curva de valores límite de ID viene dada por la expresión: donde: ID =         Corriente de Drenaje   IDSS =     Corriente de Drenaje de Saturación VGS =      Voltaje Puerta-Fuente VP =        Voltaje de ruptura o Pinch Voltage. 

Gráfica de entrada y de salida de un transistor JFET canal n. Las correspondientes al canal p son el reflejo horizontal de éstas

•WILLIAM BRADFORD SHOCKLEY (13 DE FEBRERO DE 1910 - 12 DE AGOSTO DE 1989) FUE UN FÍSICO ESTADOUNIDENSE, GALARDONADO CON EL PREMIO NOBEL DE FÍSICA EN 1956, POR SUS INVESTIGACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES Y EL DESCUBRIMIENTO DEL EFECTO TRANSISTOR. JUNTO CON JOHN BARDEEN Y WALTER HOUSER BRATTAIN INVENTÓ EL TRANSISTOR DE UNIÓN EL 5 DE JULIO DE 1951.

•EN 1954 WILLIAM SHOCKLEY ABANDONÓ LOS LABORATORIOS BELL PARA FUNDAR UNA EMPRESA PROPIA. ELIGIÓ COMO EMPLAZAMIENTO SU CIUDAD NATAL DE PALO ALTO, EN CALIFORNIA, DONDE SE CONTABA CON UNAS CONDICIONES FAVORABLES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA EMPRESA MODERNA. ALLÍ HABÍA UNA UNIVERSIDAD, LA UNIVERSIDAD STANFORD QUE SE ENCUENTRA HOY ENTRE LAS UNIVERSIDADES MÁS SELECTAS DE LOS EE.UU.

•A FINALES DE LOS AÑOS 1960, SHOCKLEY REALIZÓ UNAS CONTROVERTIDAS DECLARACIONES ACERCA DE LAS DIFERENCIAS INTELECTUALES ENTRE LAS RAZAS, DEFENDIENDO QUE LOS TEST DE INTELIGENCIA MOSTRABAN UN FACTOR GENÉTICO EN LA capacidad intelectual revelando QUE LOS AFRO-ESTADOUNIDENSES ERAN INFERIORES A LOS ESTADOUNIDENSES CAUCÁSICOS, ASÍ COMO QUE LA MAYOR TASA DE REPRODUCCIÓN ENTRE LOS PRIMEROS TUVO UN EFECTO REGRESIVO EN LA EVOLUCIÓN.

•CREÓ SUS PROPIOS LABORATORIOS EN CALIFORNIA, PERO SU FORMA DE LLEVAR LA EMPRESA PROVOCÓ QUE OCHO DE SUS INVESTIGADORES EN 1957 ABANDONASEN LA COMPAÑÍA. ENTRE ELLOS ESTABAN ROBERT NOYCE Y GORDON MOORE QUE MÁS TARDE CREARÍAN INTEL.

•ENTRE SUS PUBLICACIONES DESTACA "ELECTRONES Y HUECOS EN EL SEMICONDUCTOR", OBRA PUBLICADA EN 1950.

 los diodos son elementos importantes en la electrónica que nos rodea hoy en día, que para su comprensión hay que estar al tanto de ciertos conocimientos relativos a su funcionamiento y comportamiento.

Los diodos son de gran versatilidad, se pueden implicar en muchos aspectos con el propósito de resolver algún problema.

Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN.

El transistor NPN funciona básicamente con electrones mientras que el PNP lo hace con huecos(Mayoritarios del emisor en cada caso).

Los componentes electrónicos han venido evolucionando a través del tiempo y cada día son más pequeños y complejos.

Al vencer sin obstáculos se triunfa sin gloria. AUTOR: CORNEILLE  Esta reflexión hace relación que en nuestra vida se presentan múltiples obstáculos que tratan de oscurecernos el camino, pero para ello hay que ser audaz y sacar provecho de cada uno de ellos para formarnos íntegramente y no limitarnos a lo fácil dejando así grandes vacios en nuestro conocimiento y a la hora de aplicarlos estos conocimientos no sabremos ni cómo empezar.