Bobinas Y Semiconductores

BOBINAS ELÉCTRICAS. Un inductor o bobina eléctrica es un dispositivo de dos terminales que consiste en un alambre conductor embobinado. Una corriente que fluya a través del dispositivo produce un flujo magnético Ø el cual forma trayectorias cerradas encerrando las bobinas construidas en el inductor: En los inductores con núcleo magnético se observa también que, por la saturación del núcleo, la inductancia decrece al aumentar la corriente, y que el coeficiente de temperatura es positivo o negativo, dependiendo del coeficiente de permeabilidad del núcleo. La eficiencia volumétrica es mayor que en las bobinas con núcleo de aire, pero, por contra, la susceptibilidad a campos magnéticos externos es mayor por cuanto el núcleo concentra los campos magnéticos externos, en mayor grado si se trata de un núcleo abierto que si se trata de un núcleo cerrado. La histéresis da lugar también a efectos no lineales. Almacenamiento de energía en inductores Una corriente al fluir a través de un inductor, origina que se produzca un flujo concatenado total que pasa a través de las vueltas de la bobina, constituyendo así el dispositivo. Justo como se realiza el trabajo de mover cargas entre las placas de un capacitor, es necesario un trabajo semejante para establecer el flujo ø en el inductor. Se dice que el trabajo o energía que se requiere en este caso se almacena en el campo magnético. El inductor ideal, como el capacitor ideal no disipa potencia alguna. Por tanto la energía almacenada en el inductor se puede recuperar. Supóngase que el inductor, por medio de un circuito externo, se conecta en paralelo con un resistor. En este caso la

corriente a través de la combinación inductorresistor hasta que la energía previamente almacenada en el inductor es absorbida por el resistor y la corriente es cero. Inductancia Flujo que atraviesa un circuito puede relacionarse con la corriente en el mismo y con las corrientes que circulan por los circuitos próximos.

De acuerdo con la Ley de Faraday, un cambio del flujo, origina una fuerza electromotriz auto inducida. Esta fuerza electromotriz, de acuerdo con la Ley de Lenz, se opondrá a la causa que lo origina, esto es, la variación de la corriente eléctrica, por ello suele recibir el nombre de fuerza contralectromotriz. Su valor:

Donde el signo menos indica que se opone a la causa que lo origina. En un inductor ideal, la fuerza contra-electromotriz auto inducida es igual a la tensión aplicada al inductor. Cuando el inductor no es ideal porque tiene una resistencia interna en serie, la tensión aplicada es igual a la suma de la caída de tensión sobre la resistencia interna más la fuerza contraelectromotriz auto inducida.

Tabla de conductividad Conductor Plata pura Cobre recocido Cobre endurecido Aluminio (97.5%) puro Zinc puro Latón Bronce con fósforo Alambre de hierro Níquel Alambre de acero Plata alemana Hierro colado

Resistividad relativa ,925 1,000 1,022 1,672 3,608 4,515 5,319 6,173 7,726 8,621 13,326 71,400

Comportamientos ideal y real

Figura 2: Circuito con inductancia. *Su formula es:

Comportamiento en corriente continúa

(Diagrama cartesiano de las tensiones y corriente en una bobina).

SEMICONDUCTORES Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

Elemento

Electrones Grup en o la última capa

Cd

II B

2 e-

Al, Ga, B, In

III A

3 e-

Si, Ge

IV A

4 e-

P, As, Sb

VA

5 e-

Se, Te, (S)

VI A

6 e-

El elemento semiconductor más usado es el silicio, aunque también se presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). También se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes. Conducción Eléctrica Para que la conducción de la electricidad sea posible es necesario que haya electrones que no estén ligados a un enlace determinado (banda de valencia), sino que sean capaces de desplazarse por el cristal. Tipos de semiconductores

Semiconductores intrínsecos Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente, algunos electrones pueden, absorbiendo la energía necesaria, saltar a la banda de conducción, dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente son de 1,12 y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente. Semiconductores extrínsecos Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Semiconductor tipo 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 negativas o electrones). 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. Semiconductor tipo P Un Semiconductor tipo P 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 positivos o huecos).