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Prácticas de Electrónica
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rácticas e ectrónica 78 Edición
Paul B. lbar • Albert P. Malvino • Michael A. Miller
A. Alfaomega
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Traducción al español: Ing. Raúl Bautista Gutiérrez
Ing. Francisco José Rodríguez Ramírez Inge niero Mecánico Electricista, Facultad de Ingeniería, UNAM Coordinador del Departamento de Dinámica de Sistemas Físicos Miembro de la Asociación Mexicana de Control Automático Revisión técnica: Ing. Lilián Mercedes Fernández Reyna Ingeniera Mecánica Electricista, Facultad de Ingeniería, UNAM Miembro de AIUME
Diagramación electrónica: Mass Imagen
Séptima edición: México, septiembre 2001 Tercera reimpresión: México, julio 2006
Versión en español de la obra titulada en inglés: Basic ELectronics, A Text-Lab Manual , 7a. ed. por P. B. Zbar, A. P. Malvino y M. A. Miller, publicada originalmente por © Glencoe/McGraw-Hill , Inc. © 2001 ALFAOMEGA GRUPO EDITOR, S.A. de C.V. Pitágoras 1139, Col. Del Valle, 03 lOO, México, D. F.
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Registro No. 2317 Internet: http://www.alfaomega.com.mx Email:
[email protected] Derechos l·eservados. Esta obra es propiedad intelectual de su autor y los derechos de publicación en lengua española han sido legalmente transferidos al editor. Prohibida su reproducción parcial o total por cualquier medio sin permiso por escrito del propietario de los derechos del copyright. ISBN 970-15-0676-6 ISBN 0-02-801887-7, versión original de Glencoe/McGraw-Hill , Ine. Impreso en México - Printed in Mexico
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CONTENIDO
PREFACIO SEGURIDAD SIMBOLOGíA MEDIANTE LETRAS
ix xi xiii
NOTA SOBRE EL CONTENIDO. DE CADA EXPERIMENTO ~
EXPERIMENTOS
1
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Características del diodo de unión Semiconductores. Materiales semiconductores e impurezas. Funcionamiento de un diodo de unión semiconductor. Característica de voltaje y corriente en directa. Método para probar un diodo semiconductor con un óhmetro. Cómo identificar el ánodo y el cátodo de un diodo. Función ohms de bajo voltaje de un óhmetro.
1
2
Características del diodo Zener Funcionamiento del diodo Zener. Especificaciones. Aplicaciones.
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3
Localización de fallas en un regulador Zener Circuito regulador Zener. Condiciones iniciales. Análisis de los problemas de un circuito.
17
4
Dispositivos optoelectrónicos LED. Configuraciones de LED. Fotodiodos. Optoacopladores.
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5
Limitador de diodo y fijador de nivel de diodo 29 Limitadores de diodos en serie. Limitadores de diodos en paralelo. Limitadores en paralelo polarizados; limitación parcial. Limitadores de doble diodo polarizados. Fijador de nivel mediante diodo. Fijador de nivel positivo. Fijador de nivel negativo. Fijador de nivel polarizado.
.....................••....... Cada uno .de los experimentos aquí descritos está organizado de' la siguiente manera: OBJETIVOS 'Los objetivos sé establecen con claridad. INFORMACiÓN BÁSICA La teoría y los principios básicos involucrados en el experimentó son establecidos claramente. RESUMEN Se presenta un resumen de los principales puntos. AUTOEVALUACION Es una evaluación que se basa en el material de la sección "información básica". que permite al estudiante verificar su comprensión de la teoría tratada. antes de realizar el experimento. La autoevaluación ' se deberá realizar antes del experimento y las respuestas deberán revisarse antes de realizar el experimento: las respuestas se presentan al final del libro. PROCEDIMIENTO Se establece un procedimiento paso a paso para realizar el experimento. MATERIAL NECESARIO Se listan todos los materiales necesarios incluyendo el equipo de prueba y las componentes. PREGUNTAS Las conclusiones que logre el estudiante se sacan de una serie de preguntas. .
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CONTENIDO
Rectificación de media onda y de onda completa Rectificador de silicio. Especificaciones del rectificador de silicio. Rectificación de media onda. Rectificación de onda completa. Rectificadores de media onda y onda completa alimentados por transformador. Fuente de alimentación y filtro con transformador Filtro de entrada mediante capacitor. Regulación de voltaje.
derivación del emisor. Polarización mediante divisor de voltaje. Ganancia de voltaje.
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I
13
14
Localización de fallas en fuentes de alimentación Fuente de alimentación positiva y negativa. Análisis de voltaje, rizo y resistencia de una fuente de alimentación. Resistencia. Localización de faHas en una fuente de alimentación. Sin voltaje V+ ni V- . Voltajes V+ o V-, rizo grande.
Localización de fallas en un amplificador en EC 105 Prueba dinámica de un amplificador en EC. Normas del voltaje en cd. Mediciones del voltaje en cd. Inferencias a partir de mediciones de voltaje en cd. Mediciones de resistencia.
17
Emisor-seguidor (amplificador en colector común) Emisor-seguidor. Relaciones de fase. Impedancia y ganancia.
53
Rectificador en puente Teoría y funcionamiento
61
Familiarización con los transistores Transistor: dispositivo formado por tres elementos. Transistores de unión. lceo Y el embalamiento térmico.
67
Ganancia de corriente (Il) de una configuración en emisor común Configuraciones de los circuitos de transistores. Ganancia de corriente en los transistores. Alfa (a). Beta (13). Datos de un transistor y curvas características del colector de la conexión en emisor común Datos de un transistor. Características promedio del colector para la configuración en Ee. Circuitos de prueba para determinar las características promedio del colector (VeE respecto de le). Método punta a punta. Graficador de curvas. Cómo probar diodos de estado sólido y transistores Cómo probar un diodo con un óhmetro. Cómo probar un transistor con un óhmetro. Cómo revisar transistores y diodos con un probador de transistores. Polarización y ganancia del amplificador en emisor común El transistor como amplificador de ea. Métodos de polarización y estabilización. Capacitor de
Análisis de la línea de carga de un amplificador de transistores 119 Curvas de disipación del colector. Línea de carga en cd. Cómo predecir el funcionamiento del amplificador desde la línea de carga.
19
Amplificador con transistores en cascada 125 Métodos de acoplamiento. Acoplamiento mediante transformador. Acoplamiento de Re. Acoplamiento directo. Funcionamiento lineal.
20
Amplificador en contrafase Operación en clase B. Amplificador fase.
133 en contra-
21 Amplificador
en contrafase en simetría complementaria 139 Simetría complementaria (dos fuentes de alimentación). Simetría complementaria (una fuente de alimentación).
22
Respuesta en frecuencia de un amplificador de audio 145 Respuesta en frecuencia. Cómo ampliar la respuesta en frecuencia de un amplificador de transistores mediante realimentación negativa.
23
Transistor de efecto de campo de unión (JFET): Familiarización y 151 curvas características Operación del JFET. Características del drenaje de un JFET. Característica de transferencia.
85
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18
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79
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16
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8
Impedancia, potencia y relaciones de fase en un amplificador en emisor común Impedancia de entrada. Impedancia de salida. Ganancia de potencia. Relaciones de fase.
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26
Amplificador MOSFET con alimentación común 157 MOSFET de tipo enriquecimiento. MOSFET de tipo empobrecimiento. Polarización de los JFET. Polarización mediante divisor de voltaje. Autopolarización. Polarización del MOSFET. Circuito y funcionamiento de un amplificador con MOSFET y su alimentación común. Amplificador diferencial (AD) 165 Amplificador diferencial sencillo. Entrada sencilla. Entrada en modo diferencial (funcionamiento en modo no común). Entrada en modo común (funcionamiento en modo común). Relación de rechazo en modo común (CMRR). Efecto de un resistor de emisor sin derivación, RE' en el funcionamiento del AD. Símbolo del circuito del AD. Circuitos integrados: El amplificador lineal 175 Características físicas y eléctricas de un CI. Configuración de los CI. CI lineal de un amplificador de potencia para audio.
27
Amplificador operacional (amp op) 183 Amplificadores operacionales en CI. Control mediante realimentación negativa. Sumador con amp op. Especificaciones de un amp op.
28
Características del amp op 191 Etapa de entrada. Segunda y tercera etapas. Etapa de salida. Cargado activo. Corriente de polarización de entrada. Corriente offset de entrada. Voltaje offset de entrada. Rapidez de respuesta. Ancho de banda. Intercambio.
29
30
Realimentación negativa 199 Idea básica. Ganancia de voltaje con realimentación negativa. Ganancia en lazo abierto y en lazo cerrado. Impedancias de entrada y de salida. El amplificador operacional como un amplificador no inversor. Frecuencia superior de corte. Producto ganancia por ancho de banda constante. Frecuencia a ganancia unitaria. Un resumen visual. Circuitos básicos con 207 amplificadores operacionales Amplificador de voltaje. Convertidor de voltaje a corriente. Convertidor de corriente a voltaje. Amplificador de corriente.
vii
31
Circuitos no lineales con amplificadores operacionales 213 Comparador. Rectificador de media onda activo. Detector de pico activo. Limitador positivo activo. Sujetador activo.
32
Filtros activos 219 Filtros pasivos. Decibeles. Filtro pasabajas activo. Filtro pasabajas de segundo orden. Filtro pasaaltas de segundo orden.
33
Localización de fallas en circuitos con amplificadores operacionales 225 Problemas del circuito en el CI. Etapas de entrada. Filtros activos. Rectificadores de media onda.
34
Regulación de voltaje 231 Regulador con diodo Zener. Diodo Zener y emisor-seguidor. Realimentación negativa. Limitación de corriente.
35
Reguladores de tres terminales en CI 237 Primeros reguladores en CI. Regulador de tres terminales en CI. Regulador sencillo. Regulador ajustable en CI. Regulador de corriente.
36
Oscilador Hartley 243 Circuito "tanque" oscilatorio. Compensación de las pérdidas en un circuito tanque oscilatorio. Oscilador con inductor de reacción. Oscilador Hartley alimentado en serie. Oscilador Hartley alimentado en paralelo o derivación. Verificación de la frecuencia del oscilador.
37
Oscilador por desplazamiento de fase 249 Realimentación por desplazamiento de fase. Oscilador por desplazamiento de fase transistorizado. Medición de la fase con osciloscopio.
38
Osciladores con amplificador operacional 255 Red de adelanto-atraso. Oscilador de puente de Wien. Filtro de doble T. Oscilador de doble T.
39
Generador de diente de sierra (función rampa) 261 Onda de diente de sierra. Generación de una onda de diente de sierra. Integrador con amplificador operacional.
40
Schmitt trigger 267 Schmitt trigger. Schmitt trigger con amplificador operacional. Generación de ondas cuadradas. Oscilador de relajación.
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eoN
41
Temporizador 555 273 Flip-flop RS. Concepto básico de temporización. Diagrama de bloques del 555. Operación como monoestable. Operación como astable. Oscilador controlado por voltaje. Generador de diente de sierra.
42
Circuitos integrados digitales: Compuertas ANO y OR 283 Circuitos lógicos. Compuerta AND. Tabla de verdad para una compuerta AND de dos entradas. Tabla de verdad de la compuerta OR. Compuertas AND y OR combinadas. Compuertas en CI. Ecuaciones booleanas. CI digitales: inversor, compuerta NOR y compuerta NANO 291 Bloques funcionales lógicos. Negación (NOT) lógica. Compuerta NOR y su tabla de verdad. Compuerta NAND y su tabla de verdad. Chips lógicos TIL. Teorema de De Morgan.
1111
1111
T E N 1D
o
47
Mezcladores, moduladores y demoduladores 323 Mezclador. Modulación de amplitud. Porcentaje de modulación. Frecuencias laterales. Detector de envolvente.
48
Malla de fase encadenada (Phase-Locked Loop) 331 Detector de fase. VCO (oscilador controlado por voltaje). Malla de fase encadenada. Modo de funcionamiento libre. Captura y enganche. Salida de FM. El 565.
49
Rectificador controlado de silicio (SCR) 339 Característica voltaje-corriente. Control de compuerta del voltaje de transición conductiva en directa. Valores nominales del SCR. SCR usado como rectificador.
50
349 Transistor de unijuntura (UJT) Características del UJT. UJT conectado como oscilador de relajación. SCR disparado mediante un oscilador de relajación a base de un UJT.
51
Características de un tubo de rayos catódicos (CRT) 359 Construcción. Cañón de electrones. Deflexión electrostática. Divisor de voltaje del CRT. Def1exión magnética. Trazo del CRT.
111
r
11, 111
43
¡III
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46
CI digitales: Adición binaria y sumador completo 299 Números binarios. Compuerta OR exclusiva. Medio sumador binario y su tabla de verdad. Sumador binario completo y su tabla de verdad. CI digitales: Flip-flop 307 Flip-f1op RS. Latches NOR. Latches NAND. Disparado por reloj (clocking). Latches D. Flipflop D disparado por flanco. PREFIJADO y LIMPIADO. Símbolo lógico. Flip-flop toggle (cola de rata). Flip-flop JK disparado por flanco. CI digitales: contadores 317 Contadores binarios. Conteo hacia abajo. Contadores de anillo. Contador Johnson.
APÉNDICE:
Requerimientos
de partes
Respuestas
a las autoevaluaciones
371 374
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PREFACIO
La séptima edición de Prácticas de Electrónica proporciona un programa de laboratorio en semiconductores y circuitos integrados recomendado por la industria y aprobado por las escuelas. El uso del libro es adecuado para escuelas técnicas y vocacionales, centros docentes profesionales y programas de entrenamiento industrial. Los experimentos se han escrito en forma realista de modo que los estudiantes puedan comprender los conceptos fundamentales, y los procedimientos experimentales de manera que el estudiante debe pensar y tomar decisiones . Los resúmenes, autoevaluaciones y preguntas están ubicados estratégicamente. Las preguntas requieren opiniones y análisis y están seguidas de ejercicios de laboratorio que demandan la atención del estudiante en la realización de la actividad sólo para completarla. Cuando es posible, cada experimento se respalda a sí mismo, lo que requiere cierta interacción con otros ejercicios. También se ha procurado que cada experimento sea lo más completo posible para permitir que el manual se use en el estudio independiente cuando se requiera. En los ejercicios se usan materiales actuales y se hace énfasis en el uso de equipo de última línea. Los autores agradecen a los miembros del Service Education Subcommittee de la Consumer Electronics Group of Electronic Industries Association su orientación y ayuda en la revisión del manuscrito, así como los comentarios de los revisores, Neil A. Wertley y Jack Moore (de Hickok Teaching Systems). Por último, expresan su reconocimiento por permitir el uso de fotografías del equipo y las hojas de datos de las componentes a B & K Company; CBS; Fairchild Semiconductor Co.; GTE Sylvania; Hickok Teaching Systems, Inc.; Litronix Co. ; Minneapolis-Honeywell Regulator Co.; Motorola Semiconductor Products, Inc. ; Phillips Consumer Electronics Co.; Symphonic Radio Electronic Corp.; Tektronix Co.; Thompson Consumer Electronics, Inc.
Paul B. Zbar
Albert P. Malvino
Michael A. Miller
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SEGURIDAD
Los técnicos en electrónica trabajan con electricidad, dispositivos electrónicos, motores y otra maquinaria rotatoria. Con frecuencia necesitan usar herramientas manuales y mecánicas para construir prototipos de nuevos dispositivos o realizar experimentos. También emplean instrumentos de prueba para medir las características eléctricas de las componentes, dispositivos y sistemas electrónicos. De ahí que están involucrados en una docena de tareas diferentes. Estas tareas son interesantes y representan un reto, pero involucran cierto riesgo si los técnicos no tienen cuidado en sus hábitos de trabajo. Es, por lo tanto, esencial que los estudiantes técnicos aprendan los principios de seguridad al iniciar sus carreras y los pongan en práctica. El trabajo seguro requiere un enfoque cuidadoso y consciente para cada una de las tareas. Antes de emprender un trabajo, los técnicos deben entender qué hacer y cómo hacerlo. Deben planear el trabajo, disponiendo sobre el banco de trabajo, de manera ordenada, herramientas, equipo e instrumentos. Todos los objetos extraños se deben quitar del banco de trabajo y los cables se deben sujetar en forma segura. Cuando se trabaja en o cerca de maquinaria rotatoria, la ropa holgada se debe sujetar de algún modo y mantener aseguradas las corbatas. Los voltajes de alimentación (potencia) se deben aislar de la tierra mediante un transformador de aislamiento. Los voltajes de la línea de alimentación pueden causar la muerte de manera que no se debe hacer contacto con las manos o el cuerpo. Los cables y cordones de alimentación se deben verificar antes de usarse. Si el aislamiento de los cordones de alimentación está a punto de romperse o está roto, no se deben usar. PARA EL ESTUDIANTE: evite el contacto directo con cualquier fuente de voltaje. Mida los voltajes con una mano en la bolsa del pantalón. Use zapatos de goma o hule o permanezca sobre un tapete de hule cuando trabaje en el banco de experimentos. Asegúrese de que sus manos están-secas y que no está parado sobre un piso húmedo cuando haga pruebas y mediciones en un circuito
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SEGURIDAD
energizado. Desenergice antes de conectar instrumentos de prueba en un circuito energizado. Verifique que los cordones de alimentación de las herramientas de potencia y el equipo no aislado tengan clavijas de seguridad (clavijas de tres terminales polarizadas). No menosprecie la seguridad de estas clavijas usando adaptadores no aterrizados. No sustituya los dispositivos de seguridad, como fusibles o interruptores termomagnéticos de seguridad, mediante el puenteo de los mismos o el uso de fusibles de mayor capacidad que la que especifica el fabricante. El propósito de los dispositivos de seguridad es proteger a usted y al equipo. Maneje las herramientas en forma apropiada y con cuidado. No permita juegos o bromas en el laboratorio. Cuando se usan herramientas de potencia, asegure su trabajo en un tomillo de banco o con pinzas de sujeción. Use guantes y anteojos cuando se requieran. Tenga un buen comportamiento y sentido común, y su vida en el laboratorio estará asegurada.
Algunas sugerencias de primeros auxilios se plantean aquí como una guía sencilla. Mantenga acostada a la persona accidentada hasta que llegue la ayuda médica, y procure abrigarla para mantener su temperatura corporal, y así evitar un shock. No intente darle agua u otros líquidos si la persona está inconsciente y asegúrese de que nada pueda causar heridas adicionales.
Respiración artificial ............................ . Los choques eléctricos severos pueden causar que una persona deje de respirar. Esté preparado para iniciar respiración artificial tan pronto la persona deje de respirar. Las dos recomendaciones técnicas son: 1.
2.
Primeros auxilios ................................. . En caso de accidente, suspenda de inmediato el suministro de energía. Reporte el accidente a su instructor. Podría ser necesario que usted tenga que proporcionar cuidados de emergencia antes de que el médico llegue, de manera que deberá conocer los principios de primeros auxilios, que puede aprender tomando un curso en la Cruz Roja.
Respiración boca a boca, considerada más efectiva. Método de Schaeffer.
Estas técnicas se describen en los libros de primeros auxilios; usted debe dominar una u otra de modo que si surge la necesidad sea capaz de salvar la vida de alguien mediante respiración artificial. Estas instrucciones de seguridad no deberán alarmarlo; por el contrario, su propósito es que sea consciente de los riesgos que corre un técnico en electrónica, pues riesgos hay en todos los trabajos. Por lo tanto, debe usar el sentido común y el buen juicio, así como mantener la seguridad en sus hábitos de trabajo, como en cualquier otro trabajo.
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SIMBOLOGíA MEDIANTE LETRAS
Como se observa en el prefacio de los autores, el énfasis primordial de este manual está en dispositivos semiconductores (estado sólido) y circuitos. Sin embargo, también se tratan los tubos al vacío y sus circuitos asociados, lo que hace conveniente el uso de símbolos mediante letras que en el texto tienen el mismo significado para ambos circuitos: de estado sólido y de tubos al vacío. De acuerdo con el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), la simbología mediante letras para dispositivos semiconductores (Estándar IEEE #255) se usaron con modificaciones para los tubos al vacío. El siguiente resumen de símbolos para cantidades eléctricas intenta aclarar su uso en el texto.
Simbología de cantidades .................................... . 1.
2.
Los valores instantáneos de corriente, voltaje y potencia, que varían con el tiempo, se representan mediante letras minúsculas del propio símbolo. Ejemplos: i, v, p. Máximo (pico), promedio (corriente directa) y el valor medio cuadrático (rms) de corriente, voltaje y potencia se representan con letras mayúsculas del símbolo apropiado. Ejemplos: 1, V, P.
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s 1M
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Subíndices para símbolos de cantidades '1'
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1.
Los valores de corriente directa y valores instantáneos totales se indican mediante subíndices con letras mayúsculas. Ejemplos: ic, le. VEB, VEB, Pe. Pc. 2. Los valores de la componente de alterna se indican con subíndices con letras minúsculas. Ejemplos: i., le' Veb' Veb, Pe' r; 3. Símbolos que se usan como subíndices: E, e terminal del emisor B, b terminal de la base e, e terminal del colector A, a terminal del ánodo K, k terminal del cátodo G, g terminal de la rejilla P, P terminal de la placa M, m valor máximo Mín, mín valor mínimo
.
Ejemplos: lE
le ie 4.
5.
corriente de emisor en corriente directa (no es la componente de alterna) valor rms de la componente de alterna de la corriente de emisor valor instantáneo de la componente de alterna de la corriente de emisor Los voltajes de alimentación se pueden indicar repitiendo el sub índice de la terminal. Ejemplos: VEE, Vcc, VBB, Vpp, VGG• La única excepción es el uso ocasional de V + para el voltaje de alimentación de la placa de un tubo. Observe que V + reemplaza a B + que es más usual. El primer subíndice designa la terminal en la que se mide el voltaje o la corriente con respecto a la terminal de referencia, la cual se designa mediante el segundo subíndice.
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EXPERIMENTO
~
CARACTERíSTICAS DEL DIODO DE UNiÓN
INFORMACiÓN BÁSICA
Semiconductores ................................................ . Los semiconductores son sólidos cuya resistividad está entre la de los conductores eléctricos y la de los aislantes eléctricos. Los transistores, los diodos de unión, los diodos Zener, los diodos de túnel, los circuitos integrados y los rectificadores metálicos son ejemplos de semiconductores. Éstos se emplean en computadoras, receptores de radio, aparatos de televisión, videograbadoras y otros aparatos electrónicos. Mediante dispositivos semiconductores se llevan a cabo diversas funciones de control. Pueden utilizarse como rectificadores, amplificadores, detectores, osciladores y elementos de conmutación. Algunas características propias de los semiconductores que los convierten en uno de los miembros favoritos de la familia electrónica son las siguientes. 1. Los semiconductores son sólidos. Por ello, es muy poco probable que vibren. 2. Los semiconductores consumen poca energía e irradian poco calor. No requieren tiempo de calentamiento y empiezan a funcionar en cuanto se les suministra energía. 3. Los semiconductores son fuertes y se pueden configurar para que permanezcan herméticos ante las condiciones del medio externo. Junto con su tamaño reducido (figura 1-1), estas características permiten que grandes circuitos ocupen un espacio mínimo.
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EXPERIMENTO
1
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¡pulgada
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Figura 1-1. Un transistor. 11"
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-8
Materiales semiconductores e impurezas
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El silicio y, en menor grado, el germanio, son los materiales con los que actualmente se construyen los dispositivos semiconductores. Predomina el silicio, por ser menos sensible al calor. Antes de fabricar con ellos materiales semiconductores eficientes, el germanio y el silicio deben someterse a un proceso de alta purificación. En su estado original, la conductividad de estos semiconductores es muy baja; es decir, su resistividad es elevada. Para aumentar la conductividad del germanio y del silicio se añaden cantidades minúsculas de ciertas "impurezas". La adición de diversas cantidades y variedades de impurezas, o contaminación, modifica la estructura del enlace electrónico de los átomos de estos elementos, y les proporcionan portadores de corriente que aumentan su conductividad. . Impurezas tales como el arsénico y el antimonio aumentan la conductividad del silicio al incrementar la cantidad de portadores (electrones libres) de carga negativos (N). Debido a lo anterior, el silicio contaminado con arsénico o con antimonio se co.noce como tipo N. El silicio. tipo N contiene algunas cargas positivas (huecos), pero son la minoría y se les conoce como portadores minoritarios. Se puede considerar que el flujo de corriente en el silicio tipo N se porta por los electrones libres, que son los portadores mayoritarios. Impurezas tales como el indio. y el galio elevan la conductividad del silicio mediante el incremento del número. de portadores de carga positivos (P, huecos). El silicio. contaminado. con indio. o. con galio se conoce como tipo P. El silicio. tipo. P contiene algunos electrones libres, pero se trata deportadores minoritarios, Se puede considerar que el flujo. de la corriente en el silicio. tipo. P se lleva a cabo mediante huecos, que son portadores'mayoritarios, Los huecos sienten atracción por los electrones libres. Cuando. se llegan a "encontrar" un electrón libre y un hueco, el primero "llena" el hueco. y neutraliza su carga. Se dice que el electrón libre se ha combinado con el hueco, Durante este proceso, tanto el hueco. como. el electrón libre se pierden como portadores de corriente. Mientras sucede lo. anterior, también se están formando nuevos portadores de corriente en otras partes del semiconductor, El movimiento de los portadores.de corriente se puede controlar aplicando. un voltaje de una batería externa, VAA'
+
:'1 -
Figura 1-2. Movimiento de electrones libres y huecos en un material tipo P.
en el semiconductor (figura 1-2). La terminal positiva de VAA repele a los huecos del silicio. tipo. P que se desplazan hacia la terminal negativa. Los electrones libres entran al silicio. procedentes de la terminal negativa de VAA Y se desplazan hacia los huecos. Se llevan a cabo combinaciones de electrones libres y huecos. Al tiempo que se forman estas combinaciones, se liberan más electrones y huecos móviles en el silicio, a partir de un par electrón-hueco. Los electrones liberados se desplazan hacia la terminal positiva de la batería y los hueco.s hacia la terminal negativa de la batería. Continúan las recombinaciones y liberaciones; de esta manera se mantiene un flujo. de corriente constante en el circuito. externo.
Funcionamiento de un diodo de unión semiconductor Cuando se unen silicios tipo. P y tipo N como se muestra en la figura 1-3, se forma un diodo de unión. Este dispositivo. de dos elementos tiene una característica única: la capacidad para permitir el paso. de la corriente sólo. en una dirección. Al conectar la terminal negativa de la batería al silicio. tipo. N y la terminal positiva al silicio. tipo. P el resultado. es un flujo. de corriente que se conoce como polarización directa. Los electrones y los hueco.s se desplazan, al ser repe-
P
Figura 1-3. Diodo de unión.
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DIODO
DE
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