Me gustaría discutir un tema interesante de la electrónica referente al semiconductor mas sencillo que podemos encontrar en el ámbito de la electrónica para aquellos que deseen discutir algo referente a este dispositivo lo podamos hacer por este medio.Un diodo es una unión de dos tipos de materiales semiconductores el tipo p y el tipo n.
El material tipo p: es básicamente un cristal de silicio (o germanio) al cual se le ha añadido una impureza trivalente (boro, galio, indio) esta impureza se une con los átomos de silicio adyacentes formando enlaces covalentes (que comparten un electrón) si el Si tiene 4 e de valencia y el boro 3 queda un átomo de Si adyacente demandando un electrón para completar su nivel de energía (y el enlace covalente)
Material tipo n: de igual forma es un cristal generalmente de silicio pero la impureza agregada son elementos pentavalentes con lo que el Si completa sus enlaces covalentes pero en cada enlace en el que se encuentra el antimonio (elemento pentavalente) sobra un electrón que no forma ningún enlace covalente con el Si.
En conclusión los materiales tipo p demandan electrones y los tipo n tienden a dar electrones.
El elemento semiconductor puede estar en tres estados diferentes: sin tensión, con tensión inversa y tensión directa)
Veamos lo que sucede cuando no se le aplica ninguna tensión al semiconductor:
Al momento de unir los materiales los electrones libres del material tipo n llenan la ausencia de electrones en la región de la unión, esto sucede tan rápido que se forman iones positivos en el material n (por que cedieron e) e iones negativos en p (por que acepto e) posteriormente cuando los electrones libres del material n quieren atravesar la región de agotamiento son repelidos por los iones negativos en p de esta forma evita que se genere una corriente en el material.
Polarizacion inversa
En este caso el material p demande electrones de la terminal negativa y ensancha de iones negativos la parte de la unión, por otro lado la terminal positiva en el material tipo n demanda los electrones del material n dejando iones negativos en este material (conste que dije iones y no portadores libres, los iones son parte de la estructura solida del material por lo tanto no es posible que se transfieran de un lado a otro) como resultado la región de agotamiento se hace mas gruesa y los iones en el material p repelen a los de la terminal negativo y por lo tanto el circuito funciona como un interruptor abierto.
Por ultimo se encuentra en polarización directa en este estado la terminal positiva es conectada al material tipo p y la terminal negativa al tipo n, en este caso la terminal negativa en el material n repele a los electrones de este material por lo que se unen con los iones positivos haciendo mas angosta la región de agotamiento permitiendo el paso de los electrones hacia el material tipo p que se encuentra demandando electrones, de esta forma se dice que el diodo esta directo.
Resumen:
Diodo sin polarización: no hay corriente (como es de esperarse si no hay una tensión en sus terminales)
Diodo en polarización inversa: no conduce por que la región de agotamiento se hace mas gruesa
Diodo en directa: se genera una corriente por que la región de agotamiento se hace mas angosta lo que permite que los portadores libres del tipo n se dirijan al material p y estos a la terminal positiva cerrando el circuito.
Diodo sin polarización: no hay corriente (como es de esperarse si no hay una tensión en sus terminales)
Diodo en polarización inversa: no conduce por que la región de agotamiento se hace mas gruesa
Diodo en directa: se genera una corriente por que la región de agotamiento se hace mas angosta lo que permite que los portadores libres del tipo n se dirijan al material p y estos a la terminal positiva cerrando el circuito.
Mas que discutir vuestro articulo, mi estimado Navarro, me gustaría preguntar ¿El interruptor varía su condición (0/1) de forma automática de acuerdo a la cantidad de voltaje que tenga la fuente? ¿Puede caducar, es decir, llegaría el material semiconductor a un punto de equilibrio en el que ya no se pudiera aprovechar el intercambio de electrones para la función de interruptor (que es como lo describes)?
ResponderEliminarSaludos!
P.D. Ahora si ya no me pude escapar de Satanás T_T ¿Tendrá alguien el temario de ecuaciónes diferenciales?
contestando a la pregunta de javier, bueno para una aplicacion logica este dispositivo necesita una tension de 0.7 V minimo (en el caso del silicio) para que este en polarizacion directa, esdecir a un voltaje menor el dispositivo no conduce corriente, para la segunda pregunta, cuando se conecta en polarizacion inversa existe un punto en el voltaje en el cual el dispositivo pierde las caracteristicas señaladas este punto se llama region zener en este punto el dispositivo ya no soporta mas la tension y empieza a conducir corriente en esa direccion (inversa) segun lei este valor esta alrededor de los 1000V pero puede variar con la temperatura.
ResponderEliminarP.D. te recomiendo que estudies las ecuaciones de primer orden (bernulli, factor integrante, separables, etc), las de segundo orden (de coeficientes constantes por el metodo de inferencia o el otro que no me acuerdo) y sobre todo estudia un chingo las transformadas de laplace, eso si, si todavia tienes problemas con las integrales y derivadas te recomiendo que mejor repases esos temas del calculo por que sino vas a tener problemas
quisiera sugerir un espacio en este blog para discutir temas de electronica, electricidad y mecanica, p. eje. ¿por que las pilas conectadas en serie se suman los voltajes?¿por que en paralelo no? mas que nada buscando respuestas que se puedan explicar con la fisica del sistema no por que asi dicen las reglas de kirchhoff!!!!!!
ResponderEliminarotros temas tambien interesantes como las ecuaciones de maxwell entre otras.
quedan todos invitados
Pues, a la pregunta de las pilas en serie y en paralelo... he estado reflexionando pero no atino a un razonamiento coherente, que armonice mis conocimientos y habilidades.
ResponderEliminarAhora eso se puede deducir si si somos capaces de medir resistencias y conocemos la ley de ohm y algo de potencia y termodinamica.
Conectariamos una pila a una resistencia y vemos cuanto se calienta... de I^2*R=P, podemos obtener la corriente que circula y luego con I=V/R el voltaje... rerpetir el experimento con diferentes arreglos de pilas y luego inducir las leyes que rigen los cambios en las mediciones.
Pero bueno, me falta una explicación teórica, donde apartir de cargas podamos explicar el fenómeno, estoy en ello, si doy con ella, es un hecho que la publico aqui.
La fisica experimental gano la batalla pero no la guerra!
ciertamente podriamos medir y cuantificar estos fenomenos y luego encontrar las relaciones entre cada uno de ellos para luego plantear la hipotesis y experimentar mas para que nuestra hipotesis se convierta en ley, pero eso ya lo hicieron estos fisicos lo malo es que ahora solo se nos presenta el metodo mas no todo el trabajo de deduccion y experimentacion al cual llegaron, tambien yo he estado divagando algo en esto y tratando de explicarlo con fisica, a partir de campos electricos, trabajo (diferencia de potencial), etc. pero no doy con algo en concreto y ademas he consultado algunos libros y no dan una explicacion teorica de los circuitos mas bien te explican un metodo y ya.
ResponderEliminaro tal vez estoy buscando (como es de constumbre) una respuesta que no sea demasiado simple como las que obtenemos con las leyes de kirchhoff sino algo mas detallado como por ejemplo una explicacion a partir de cargas electricas, campos electricos y diferencias de potencial.
los metodos creo que solo sirven para resolver problemas sin pensar, creo que son utiles en el diseño sobre todo pero ¿como vas a diseñar algo sin entender a fondo lo que haces? una vez que se comprenda se pueden usar solo por cuestiones de tiempo.
Pilas en serie... Todavia no llego a algo particular... pero a ver si por aqui nos damos una idea.
ResponderEliminarSi se considera una corriente electrica, es decir uncircuito cerrado con dos pilas en serie... no tenemos que discutir que la corriente que circula es la misma en todos los componentes de este circuito.
Pila
I·A·I-----I·B·I === I·C·I------I·D·I
2v 1v 2v 1v
i1 i2
( i3 )
Ahora, para que entiendan mi idea, deben saber que lei que el potencial de un metal en una pila se mide respecto al electrolito. Entonces supongamos que para Zn es 2v y para Pb es de 1v... la diferencia que mediriamos en estas dos terminales sería de 1volt, pero no pierdan de vista los voltajes de las terminales, esos siempre existirán.
Entre A y B circula una corriente igual al voltaje entre las terminales partido por la R interna de la pila. De C a D es la misma corriente puesto que el voltaje es el mismo. pero en la pila C-D podria pasar algo curioso, ademas de su corriente circula la de A-B puesto que B y C experimentan una diferencia de potencial lo mismo que C-D y como hablamos de que el voltaje se mide del material al electrolito, entonces aunque B y C esten juntos no pierden su potencial y se puede considerar que juntos B y C adquieren un potencial que es el promedio de los dos, dado que sus electrones trataria de uniformarse sobre el cuerpo compuesto B-C.
Al final si sumamos las dos corrientes (esto resulta mas evidente) obtenemos que la diferencia de potencial entre A-D es el doble que entre A-B o C-D.
Reconozco que hay cosas no muy claras, pero dejo aqui para que lo reflexionen... la verdad inconveniente de esta explicacion es ¿Que pasa en la region B-C respecto a la corriente? ¿Porque tiene que seguir fluyendo i1 de C a D?
¿Es posible considerar una resta de voltajes en las terminales, por ejemplo en nuestro diagrama seria (2-(-1)-1)? el-1 se obtiene de 1-2 que es la dieferencia entre C y D?
Al final esto es la ley de kirchoff, pero espero estarle encontrando, tal vez no una explicacion cuantica pero mas dislumbrante que el mero dicho!