Presentacion 4

Semiconductores Bipolares

Jehan Ramírez Díaz Nº de Lista 28

Rectificador Es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un rectificador (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un corto circuito con muy pequeña resistencia eléctrica. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua.

Rectificador

Regulador de Tensión El diodo Zener es un tipo especial de diodo preparado para trabajar en la zona inversa. Cuando se alcanza la denominada tensión Zener en polarización inversa, ante un aumento de la corriente a través del diodo, éste mantiene la tensión constante entre sus terminales dentro de ciertos márgenes. Si la corriente es muy pequeña la tensión empezará a disminuir, pero si es excesiva puede destruir el diodo. Esta propiedad hace que el diodo Zener sea utilizado como regulador de tensión en las

Varistor Es un componente electrónico cuya resistencia óhmica disminuye cuando el voltaje que se le aplica aumenta; tienen un tiempo de respuesta rápido y son utilizados como limitadores de picos voltaje. Fabricados básicamente con oxido de zinc y dependiendo del fabricante se le añaden otros materiales para agregarle las características no lineales deseables. El material se comprime para formar discos de diferente tamaño y se le agrega un contacto metálico a cada lado para su conexión eléctrica. Se utiliza para proteger los componentes más sensibles de los circuitos contra variaciones bruscas de voltaje o picos de corriente que pueden ser originados, entre otros, por relámpagos, conmutaciones y ruido eléctrico.

Varactor Es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V. La aplicación de estos diodos se encuentra, sobre todo, en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio y en los osciladores controlados por voltaje (Oscilador controlado por tensión).

Varactor

Diodo de rápida

conmutación

• Diodos de conmutación rápida se diseñan para procesos de conmutación con velocidades ultra altas. • Los dispositivos se clasifican en dos tipos: • Diodos de unión pn difusos. • Diodos de contacto metal-semiconductor. • El circuito equivalente de ambos tipos se pueden representar por el del diodo varactor. • El Tiempo de recuperación total (t1+t2) de un diodo de unión se puede reducir sustancialmente introduciendo centros de recombinación, tal como Au en Si. • Aunque el tiempo de recuperación es directamente proporcional al tiempo de vida τ. • Desafortunadamente con esta técnica no se puede reducir el tiempo de recuperación hasta cero, si se introducen una gran cantidad de centros de recombinación Nt, debido a que la generación de la corriente inversa de uniones pn es proporcional a Nt.

Diodo de rápida

conmutación

• En semiconductores de banda prohibida directa tal como GaAs, el tiempo de vida de los portadores minoritarios es generalmente mas pequeños que el del Si. Con esta característica se obtiene diodos de unión pn de GaAs para velocidades ultra altas. El tiempo de recuperación de estos dispositivos está en el orden de 0.1nSo menos. • Para Si el tiempo de recuperación práctico está en el rango de 1 a 5nS. • El diodo de contacto metalsemiconductor (Diodo Schottky) muestra una característica para velocidades ultra altas. Debido a que los diodos Schottky son dispositivos de portadores

Diodos de almacenamiento de carga • El diodo de almacenamiento de carga se diseña para almacenar carga durante la conducción en la dirección de polarización directa y conmuta para conducir por un corto período en la dirección inversa. • El diodo de recuperación de paso, es un tipo de diodo que conduce en la dirección inversa por un corto período, corta abruptamente la corriente después de haberse disipado la carga almacenada. • Este corte de corriente dentro de un rango de pico segundos, generando un frente de onda creciente rápidamente, rica en armónicos. • Este tipo de diodos se usan en la generación de armónicos y de

Diodos de almacenamiento de carga • Otros tipos de diodos de almacenamiento de carga se fabrican de Si con portadores minoritarios con tiempo de vida relativamente grandes, dentro de un rango de 0.5 hasta 5μS. • Se puede notar que los tiempos de vida son unas 1000 veces mas grandes que para diodos de conmutación rápidas.

Diodo PIN Se llama diodo PIN a una estructura de tres capas, siendo la intermedia semiconductor intrínseco, y las externas, una de tipo P y la otra tipo N (estructura P-I-N que da nombre al diodo). Sin embargo, en la práctica, la capa intrínseca se sustituye bien por una capa tipo P de alta resistividad (π) o bien por una capa n de alta resistividad (ν). El diodo PIN puede ejercer, entre otras cosas, como: - conmutador de RF - resistencia variable - protector de sobre tensiones - foto detector

Diodo PIN

Diodo PIN

Heterounión La homounión, o unión pn, no es un buen diseño para realizar emisores para comunicaciones ópticas, ya que: - La inyección de portadores es poco efectiva. - No se controla la anchura de la zona de deplexión, que depende del dopaje los materiales. - Los fotones generados se van a propagar en un medio que es fuertemente absorbente. Sería de desear disponer de una estructura en la que se resuelvan estos problemas: heterounión, que es la unión de dos semiconductores diferentes con distintas propiedades. La única condición que deben cumplir es que la constante de red de ambos mate-riales debe ser similar para que las heterouniones sean tecnológicamente realizables. Los tipos de heterouniones que se pueden realizar son: -n-N, p-P : dan lugar a uniones ohmicas (resistivas) -n-P, p-N : dan lugar a uniones p-n como las vistas pero con diferentes características

Heterounión

Heterounión