Tarea #3: Transistores BJT.

Definición De Transistor BJT:

Es un componente utilizado en las prácticas de electrónica. Es un dispositivo semiconductor de tres terminales y se utiliza para una variedad de funciones de control en los circuitos electrónicos.

Símbolo:

Características:

Un transistor de juntura bipolar está formado por dos junturas PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta forma quedan formadas tres regiones:

-Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal.
-Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
-Colector, de extensión mucho mayor.
La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial.

En su funcionamiento normal, la juntura base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, que por ser muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector.

Funciones:

Su función es servir como un interruptor que le permite a la persona que lo use abrir o cerrar un circuito aplicando un voltaje.

Aplicaciones:

-Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)

-Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia)

-Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anchura de impulsos PWM)

-Detección de radiación luminosa (fototransistores)

Construcción interna:

Internamente, el BJT se compone de tres capas de silicio. Como se ve en la imagen, la flecha que indica el tipo de transistor, apunta al sentido de la corriente en polarización directa del diodo BE. En principio, parece una estructura simétrica, en la que es imposible distinguir el emisor del colector. Sin embargo la función que cumple cada uno es completamente distinta, y en consecuencia, se fabrican con diferentes características. Por lo tanto no es un componente simétrico.Un transistor tiene dos formas principales de operación: como un interruptor o como una resistencia variable.

                                  

Tarea #2

Cristales intrínsecos o Semiconductores intrínsecos:
Es un cristal de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia . Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

Cristales extrínsecos:
Cuando a la estructura molecular cristalina del silicio o del germanio se le introduce cierta alteración, esos elementos semiconductores permiten el paso de la corriente eléctrica por su cuerpo en una sola dirección. Para hacer posible, la estructura molecular del semiconductor se dopa mezclando los átomos de silicio o de germanio con pequeñas cantidades de átomos de otros elementos o "impurezas".

Generalmente los átomos de las “impurezas” corresponden también a elementos semiconductores que, en lugar de cuatro, poseen tres electrones en su última órbita [como el galio (Ga) o el indio (In)], o que poseen cinco electrones también en su última órbita [como el antimonio (Sb) o el arsénico (As)]. Una vez dopados, el silicio o el germanio se convierten en semiconductores “extrínsecos” y serán capaces de conducir la corriente eléctrica.


Cristal P:
Semiconductores positivos/Cristal tipo P: Si partimos del Si, este elemento posee cuatro electrones en la capa exterior, girando alrededor del núcleo. Son los electrones de valencia y son los únicos que pueden enlazarse con otros átomos. Si al silicio lo impurificamos o dopamos con partículas de boro, aluminio o indio que tienen tres electrones de valencia, se produce una red en cuyo interior faltan tantos electrones como átomos de elemento trivalente añadido, formando un conductor electropositivo tipo P (con exceso de huecos).


Cristal N:
Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).
Cuando se añade el material dopante, aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante, ya que da algunos de sus electrones.
El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tabla periódica (ej. fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultado la formación de "electrones libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero.


Impurezas donadoras:
Cuando el material dopante es añadido, éste aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como impurezas donantes ya que cede uno de sus electrones al semiconductor.

Impurezas aceptoras:
Cuando el material dopante es añadido, éste libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como impurezas p.

Cristal PN:
Se denomina unión PN a la estructura fundamental de los componentes electrónicos comúnmente denominados semiconductores, principalmente diodos y transistores. Está formada por la unión metalúrgica de dos cristales, generalmente de silicio (Si), aunque también se fabrican de germanio (Ge), de naturalezas P y N según su composición a nivel atómico. Estos tipos de cristal se obtienen al dopar cristales de metal puro intencionadamente con impurezas, normalmente con algún otro metal o compuesto químico. Es la base del funcionamiento de la energía solar fotovoltaica.

Tarea #1: Condensador eléctrico.

Condensador eléctrico: Un condensador eléctrico, también conocido como capacitor, es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de las láminas o placas, en situación de influencia total (esto e que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dioeléctrico o por el vacío.

Símbolo:

Características:
- Almacenan carga eléctrica.
- Un condensador está formado por dos objetos conductores o placas metálicas paralelas colocadas a una distancia corta entre sí y separadas por una lamina no conductora o dioeléctrico.
- Al conectar una de las placas a un generador, esta se encarga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa.
- La magnitud que caracteriza a un condensador es su capacidad.
- Tienen un límite para la carga eléctrica que puedan almacenar, al sobrepasar el límite, se perforan.
- Pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna.
- Sin dispositivos muy útiles cuando debe impedirse que la corriente entre la determinada parte de un circuito eléctrico.
- Los condensadores de capacidad fija y capacidad variable se utilizan junto con las bobinas formando en resonancia, en los radios y otros equipos electrónicos.
- Un condensador o capacitor almacena energía cinética eléctrica.


Funciones: Almacena la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un material dioeléctrico (aislante) estas placas son las que se cargarán eléctricamente cuando la conectamos a una batería o una fuente de tensión.

Aplicaciones:
- En el caso de los filtros de alimentadores de corriente se usan para almacenar la carga y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.
- También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua.
- Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia.
- Circuitos temporizadores.
- Filtros en circuitos de radio y TV.
- Fuentes de alimentación.
- Arranque de motores.
- Automóviles híbridos.
- Apoyo energético.
- Aplicaciones de energía solar.
- Almacenamiento de energía.
- Sistemas de transferencia de energía.
- Sistemas de transferencia de potencia.

Factores que afectan la capacitancia:

1. La superficie de las placas: es un factor importantísimo para determinar la cantidad de capacitancia, puesto que varía proporcionalmente con la superficie de las placas.


2. La distancia entre las placas: el efecto que tienen dos cuerpos cargados entre ellos depende de la distancia que los separa.

3. El material dieléctrico: la capacitancia se modifica al utilizar como dieléctricos materiales distintos. El efecto de los distintos materiales, es comparable al del aire, o sea que si un condensador tiene una capacitancia dada cuando se utiliza aire como dieléctrico, otros materiales, en vez de aire, multiplicaran la capacidad en cierta medida. A esta medida se le denomina: constante dieléctrica.