6 fundamentos electrónicos de dispositivos semiconductores que debe conocer

Dispositivos Semiconductores Diodos

Un diodo es la forma más simple de dispositivo semiconductor que consta de dos piezas de diferentes materiales semiconductores llamados P y N. Por lo general, se usa para permitir el flujo eléctrico en una dirección y limitarlo en la dirección opuesta.

Cuando los materiales de tipo P y N se fusionan, se forma una función PN. Tenemos que hacerlo en un ambiente limpio en una sala limpia. Cuando se unen materiales con diferente conductividad, los electrones negativos son atraídos por las cargas positivas y forman una especie de límite en la unión. Las otras cargas similares se repelieron, lo que llevó a la formación de una región de agotamiento en la intersección donde el flujo de electrones y las cargas positivas están en equilibrio.

El diseño del diodo asiático puede hacerlo polarizado hacia adelante o hacia atrás.

Dispositivos semiconductores:polarización directa

Si conectamos el lado P al flujo directo, se llama polarización directa y la electricidad fluye en el circuito.

Dispositivos semiconductores:polarización inversa

En la configuración de polarización inversa, conectamos el lado P a un voltaje más negativo y, por lo tanto, se repelen los electrones entrantes. Bloquea el flujo de electricidad en el circuito.

Dispositivos semiconductores:aplicación

Algunas aplicaciones comunes de los diodos se enumeran a continuación

1. Diodo en rectificadores

Los diodos ayudan en el diseño de varios circuitos rectificadores para rectificar la energía de CA a CC. Algunos tipos básicos de circuitos rectificadores que utilizan diodos son:

1. Media onda

2. Toque central de onda completa

3. Puente completo

Rectificamos la corriente a CC alternando la polarización del diodo durante cada medio ciclo de la CA de entrada. Además, se puede usar un capacitor en estos circuitos para evitar efectos de ondulación.

El diodo en Clipper Circuits

Los circuitos de recorte ayudan a eliminar el ruido excesivo de los transmisores de FM. Según el tipo de configuración de diodo utilizada, podemos clasificar estos circuitos como:

1. Cortadora de serie

El diodo tiene polarización inversa durante el semiciclo positivo del voltaje de entrada y polarización directa durante el semicírculo negativo.

1. Cortapelos

El diodo actúa como un interruptor en este circuito. Tiene polarización directa durante el medio ciclo positivo y funciona a la inversa durante el proceso negativo.

El diodo en los circuitos de sujeción

Mientras que los circuitos recortadores eliminan los valores máximos, un circuito reductor ayuda a cambiar una señal máxima al nivel deseado. También se le llama restaurador de CC o cambiador de nivel. Los tipos de circuitos de sujeción son:

1. Configuración de diodo positivo

Los picos negativos se fijan para que caigan a un nivel cero.

1. Configuración de diodo negativo

Los picos positivos se sujetan y se hacen caer a un nivel cero.

El diodo en las Puertas Lógicas

Las puertas lógicas se utilizan para realizar operaciones lógicas como AND, OR, NOT, NOR, XOR, etc. Al aplicar el concepto de estados de baja y alta impedancia de un interruptor lógico a la polarización directa e inversa, los diodos pueden construir todo tipo de puertas lógicas. .

El 1 lógico corresponde a alta tensión y el 0 lógico a baja tensión. Para construir una puerta OR simple, puede usar dos diodos con interruptores. Cuando ambos interruptores están abiertos, los diodos tienen polarización inversa y el voltaje de salida es cero. Cuando se cierra un interruptor, un diodo se polariza directamente y el voltaje de salida será alto.

El diodo en los circuitos de protección de corriente inversa

El diodo puede proteger el circuito de la polaridad inversa de la fuente de alimentación de CC. Cuando la conexión de alimentación de CC es incorrecta, ocurre una polaridad inversa y una gran acumulación de corriente podría fluir hacia el circuito y causar daños. Un diodo de bloqueo a cada lado de la entrada puede ayudar a evitar este problema, ya que bloqueará el suministro de corriente cuando se conecte en serie con la carga. El diodo tendrá polarización directa para una conexión adecuada y polarización inversa para el enlace incorrecto.

El diodo en Multiplicador de Voltaje

Cuando conecta en cascada varios diodos en un circuito rectificador, puede obtener un voltaje de CC de salida igual al valor del voltaje de entrada aplicado multiplicado por la cantidad de multiplicadores utilizados.

V salida =V entrada * multiplicadores

Estos circuitos pueden ser dobladores y multiplicadores de tensión. Al combinar un condensador con el curso, puede obtener un voltaje de entrada impar o incluso múltiple como salida.

Transistores de dispositivos semiconductores

Los transistores son los precursores de muchos aparatos y dispositivos electrónicos modernos. Hicieron posible la amplificación de señales y los circuitos de conmutación, convirtiéndolos en una parte esencial de los dispositivos electrónicos.

Cada transistor consta de tres partes esenciales llamadas emisor, base y colector. Algunos transistores también pueden tener un sustrato adicional para conectarse con los circuitos.

Además, clasificamos según la estructura, el material o el mecanismo involucrado en el transistor.

1. Transistores de unión bipolar (NPN y PNP)

2. Transistores de efecto de campo (JFET y MOSFET)

Aplicaciones

Los transistores se utilizan como interruptores y amplificadores en los circuitos para controlar el flujo de corriente.

Transistores de unión bipolar

Generalmente acuñado como transistores de unión, BJT se puede diferenciar aún más según la configuración.

1. En circuitos NPN, la configuración es como CBE (Colector, Base y Emisor).

2. En el caso de PNP, es EBC.

Para NPN, conecte dos capas de material dopado con N al material dopado con P central. En este caso, los electrones pasan del emisor a la base y la parte inferior controla la cantidad de electrones que puede emitir el emisor.

En el caso de circuitos PNP, la configuración es la opuesta a NPN. Dos materiales dopados con P en los extremos con un material dopado con N como base. La base todavía controla los flujos de corriente en la dirección opuesta, pero.

Transistores de efecto de campo

Los transistores FET funcionan de manera un poco diferente a los BJT. Constan de pines y tienen tres partes, a saber, compuerta, fuente y drenaje.

Los FET de unión son una versión más simple de los FET que se utilizan como interruptores, amplificadores y resistencias. No necesita corriente de polarización y trabaja únicamente con el voltaje de entrada. Están disponibles en dos tipos, el canal P y el canal N.

1. JFET de canal P

El flujo de corriente ocurre debido a cargas positivas o agujeros.

2. JFET de canal N

Aquí, los electrones provocan el flujo de corriente. Estos tipos de transistores son más populares en comparación con los transistores de canal P.

3. MOSFET

MOSFET significa transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal. Es el tipo de transistor más popular utilizado en la mayoría de los circuitos de baja potencia en las tecnologías de diseño de chips. Como su nombre lo indica, este dispositivo semiconductor utiliza terminales de compuerta de metal y tiene cuatro terminales:los drenajes, la fuente, la compuerta, el cuerpo o el sustrato.

Los MOSFET ofrecen alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida.

Dispositivos Semiconductores Amplificadores Operacionales

Amplificadores operacionales son bloques de circuitos analógicos que se utilizan para fabricar circuitos de alto rendimiento con componentes mínimos. Usando un sistema de retroalimentación negativa o positiva, los amplificadores, capacitores, filtros, etc. pueden usar estos circuitos.

Son dispositivos liners con propiedades similares a un amplificador DC.

Un amplificador operacional tiene tres terminales importantes, la entrada inversora, la entrada inversora del mediodía y la terminal de salida, que puede absorber o generar corriente y voltaje.

Aplicaciones

1. Comparar señales

Los amplificadores operacionales pueden comparar el voltaje aplicado en un extremo de entrada con la otra entrada. Las diferencias de voltaje en las entradas pueden causar saturación en el amplificador operacional, y si ambos voltajes de entrada son de la misma magnitud, el voltaje de salida será cero voltios.

2. Señales de búfer

OpAmp configurado con una configuración de retroalimentación negativa actúa como un amplificador de búfer de ganancia unitaria. Tiene una alta impedancia de entrada para evitar problemas de carga de la fuente de señal, baja impedancia de salida y alta ganancia de corriente.

3. Suministro de doble voltaje

Un amplificador operacional de suministro dual puede recibir dos voltajes diferentes, un voltaje positivo y negativo. El terminal no inversor recibe un voltaje positivo y el terminal inversor recibe un voltaje negativo en lugar de estar conectado a tierra como en un modo de suministro único.

Los amplificadores operacionales de suministro dual son más adecuados para señales de CA y pueden funcionar con niveles de voltaje más altos.

4. Amplificar señales

Un amplificador operacional puede amplificar las señales de entrada en función del voltaje en sus terminales de entrada inversora y no inversora.

5. Señales de filtro

Un solo amplificador operacional puede proporcionar filtros de uno, dos o tres polos. Diferentes variaciones pueden filtrar el circuito usando un amplificador operacional. Algunos de ellos son:

1. Filtros de paso bajo

2. Filtros de paso alto

3. Filtros de paso de banda

4. Filtros de muesca

5. Sumar señales

El circuito de mezcla de audio y similares necesitan usar un amplificador operacional para sumar el voltaje aplicado. El punto de suma de tierra virtual del circuito amplificador inversor ayuda a sumar las entradas de audio.

Resistor de dispositivos semiconductores

En los procesos eléctricos, necesitamos resistencias para controlar el flujo de electrones y ajustar el nivel de corriente para un voltaje determinado. Las resistencias ayudan a lograr esto. Cuanto mayor sea la resistencia proporcionada por una resistencia, menor será el flujo de corriente.

Aplicaciones

1. Transistores y LED

Las resistencias ayudan a proteger los dispositivos semiconductores sensibles, como los transistores y los LED, al permitir que pase la cantidad correcta de corriente a través de los circuitos.

2. Momento y frecuencia

Los resistores, cuando se conectan a capacitores, pueden proporcionar un dispositivo de circuito controlado por tiempo. Ayuda en el diseño de cursos utilizados para destellos de luz y sirenas.

3. Divisor de voltaje

Al conectar una cadena de resistencias en un circuito en serie, puede obtener la caída de voltaje deseada en función del valor de resistencia de las resistencias. El voltaje resultante es una proporción de la resistencia aportada por cada resistencia en el circuito.

4. Resistencias para Calefacción

Las resistencias se utilizan en electrodomésticos como tostadoras, estufas eléctricas y calentadores para convertir la energía eléctrica en energía térmica.

Condensador de dispositivos semiconductores

Los condensadores son una parte esencial de todos los circuitos electrónicos. Pueden cargarse con corriente y pueden descargarla toda a la vez.

Aplicaciones

1. Tiempo

Mediante la manipulación de los intervalos de tiempo de carga y descarga, los capacitores pueden usar a tiempo circuitos dependientes como LED, sistemas de altavoces, alarmas y cursos que emiten pitidos periódicos.

2. Suavizado

La corriente de entrada de CA se puede suavizar para producir una salida de CC usando un condensador y muchos electrodomésticos.

3. Acoplamiento

El acoplamiento de capacitores es el mecanismo por el cual la CC puede bloquearse y dejar que la CA pase sola a través de un circuito. Los altavoces utilizan condensadores para lograr este mecanismo, y podemos evitar cualquier daño causado por la corriente continua.

4. Afinación

Los condensadores variables se utilizan en sistemas de radio para sintonizar circuitos. Se realiza conectando un oscilador LC a condensadores variables.

5. Almacenamiento de energía

Los capacitores pueden almacenar energía y liberarla de inmediato, lo que resulta útil en aplicaciones como circuitos de cámaras donde se requiere un destello repentino.

Inductor de dispositivos semiconductores

Los inductores son circuitos electrónicos pasivos que almacenan energía en un campo magnético cuando la corriente fluye a través de él. El cable aislado de la bobina enrollada alrededor del núcleo central forma el inductor, que suele ser el componente más grande del circuito.

Aplicaciones

1. Filtros

Los inductores pueden actuar como filtros de paso bajo y, cuando se combinan con capacitores y resistencias, se pueden usar para crear filtros avanzados en un circuito.

2. Sensores

Los inductores pueden detectar campos magnéticos y materiales magnéticamente permeables sin tener que estar en contacto físico con dichos materiales. Los hace excelentes para usar como sensores en semáforos y aplicaciones similares.

3. Transformadores

Cuando se combinan inductores con la misma ruta magnética, puede formar un transformador. Los transformadores son una parte esencial de las redes eléctricas y fuentes de alimentación.

4. Motores

Los motores inductivos ayudan a convertir la energía eléctrica en energía mecánica de manera más eficiente con la ayuda de una fuerza magnética. Podemos usar un motor de inducción con una entrada de CA para generar un campo magnético giratorio. Los motores inductivos tampoco requieren contacto eléctrico entre el rotor y la máquina, lo que los convierte en una opción más segura y confiable.

5. Almacenamiento de energía

Mientras el inductor esté alimentado, pueden almacenar energía en el campo magnético. Las fuentes de alimentación conmutadas pueden usarlas, como las que se usan en las computadoras personales.

6. Ecualizador de sonido

Los ecualizadores de audio son tipos particulares de dispositivos electrónicos que ayudan en la producción musical. Se utilizan para mejorar o reducir ciertas frecuencias para crear los efectos de sonido necesarios.

Hay diferentes tipos de ecualizadores disponibles, siendo los más comunes.

1. Ecualizador de estantería

2. Ecualizador gráfico

3. Ecualizador paramétrico

Resumen

Este artículo es una descripción general básica de los semiconductores y todos los dispositivos que pueden fabricar.

¿Tienes alguna consulta? Háganos saber en los comentarios a continuación. Si necesita los servicios de Semiconductor Devices, puede contactarnos. WellPCB tiene más de diez años de experiencia en la fabricación de placas de circuitos. Podemos discutirlo juntos y aprender sobre electrónica.