Diodos, tranformadores mosfet - Administracion y mantenimiento de centros de computo

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1. DIODOS MGR. KILBERT CHUSI HUAMANI

2. Definición Un diodo es un dispositivo electrónico semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. Está formado por la unión de dos tipos de material semiconductor: Tipo P (positivo) → con huecos (portadores mayoritarios). Tipo N (negativo) → con electrones libres (portadores mayoritarios). La unión de ambos forma la unión PN , base de todos los diodos.

3. Símbolo y polarización →|– Ánodo Cátodo Ánodo (A) → lado tipo P Cátodo (K) → lado tipo N Polarización directa: Ánodo positivo, cátodo negativo → el diodo conduce corriente . Polarización inversa: Ánodo negativo, cátodo positivo → el diodo bloquea corriente (no conduce).

4. Funcionamiento del diodo

5. Tipos de diodos y sus aplicaciones

6. Tipos comunes de diodos y su lectura

7. Diodos comunes:

8. Parámetros importantes Vf (Voltaje directo): tensión necesaria para conducir. Vr (Voltaje inverso máximo): límite antes de la ruptura. If (Corriente directa máxima): máxima corriente segura. Pmax (Potencia máxima): producto de voltaje y corriente. Trr (Tiempo de recuperación inversa): tiempo que tarda en bloquearse al cambiar de polaridad.

9. Aplicaciones comunes

10. Impurezas grupo V 300ºK Electrones libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios en un semiconductor tipo N son electrones libres También existen huecos libres (minoritarios) + + + + + + + + + + + + + + + + SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO N 10

11. 300ºK Huecos libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios en un semiconductor tipo P son huecos. Actúan como portadores de carga positiva. También existen electrones libres (minoritarios) - - - - - - - - - - - - - - - - SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO P 11 Impurezas grupo III

12. Por separado, la situación para cada bloque semiconductor es homogénea. No hay movimiento de portadores LA UNIÓN P- N EN EQUILIBRIO TÉRMICO 12 - - - - - - - - - - - - - - - + + - + + + + + + + + + + + + + +

13. Al ponerlos en contacto, se obtiene una situación no homogénea. Los portadores tienden a moverse lo que provoca un flujo dominante de mayoritarios LA UNIÓN P- N EN EQUILIBRIO TÉRMICO 13 - - - - - - - - - - - - - - - + + - + + + + + + + + + + + + + +

14. LA UNIÓN P- N EN EQUILIBRIO TÉRMICO 14 - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - - - + + + + - + + Zona de deplexión Los portadores acaban recombinándose, por lo que se crea una zona vacía de portadores Se denomina zona de deplexión (o de transición). En ella existen cargas de polaridad opuesta que no pueden moverse (las impurezas), por lo que se genera un campo eléctrico interno.

15. LA UNIÓN P- N EN EQUILIBRIO TÉRMICO 15 - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + - - - - + + + + + Zona de deplexión El campo eléctrico generado se opone al flujo de los mayoritarios y provoca movimiento de los minoritarios en sentido opuesto. El equilibrio se consigue cuando ambos están compensados.

16. El campo eléctrico (E) interno Lo generan las impurezas existentes en la zona de deplexión Es el responsable de mantener compensados los movimientos de portadores mayoritarios y minoritarios en equilibrio Se manifiesta como una curvatura en las bandas a lo largo de la zona de deplexión, lo que conlleva una barrera de potencial En equilibrio térmico existe un nivel de Fermi único para toda la LA UNIÓN P- N EN EQUILIBRIO TÉRMICO 𝑉 𝛾 ≈ 0,7 𝑉 (𝑆𝑖) 𝑉 𝛾 ≈ 0,3 𝑉 (𝐺𝑒) 9

17. - - - - - - - + + + + + + + - - - + + + + - - - - + + + + - - + + UNIÓN P- N POLARIZADA EN INVERSA 17 La zona de deplexión se hace más grande. Con polarización inversa la circulación de corriente es prácticamente nula. P N

18. Se incrementa la barrera de potencial respecto al caso de equilibrio térmico: se dificulta el movimiento de los portadores mayoritarios Se genera una corriente muy pequeña de N a P (I D < 0) causada por el movimiento de los portadores minoritarios UNIÓN P- N POLARIZADA EN INVERSA 18 La corriente generada en polarización inversa es independiente del valor de la tensión V E . Se denomina corriente inversa de saturación (I D = - I S ).

19. - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + - - - - + + + + + La zona de deplexión se hace más pequeña, hasta llegar a desaparecer. Una vez que desaparezca, circulará una corriente apreciable. UNIÓN P- N POLARIZADA EN DIRECTA 19 P N +

20. UNIÓN P- N POLARIZADA EN DIRECTA 20 La corriente generada en polarización directa depende del valor de la tensión V E , siendo apreciable una vez superada una tensión umbral, necesaria para compensar la barrera de potencial. Se reduce la barrera de potencial respecto al caso de equilibrio térmico: se favorece el movimiento de los portadores mayoritarios Se generará una corriente de P a N (I D > 0), causada por el movimiento de portadores mayoritarios

21. CURVA I- V PARA LA UNIÓN PN 21 𝑽 𝑫 𝑰 𝑫 = 𝑰 𝑺 𝒆 𝑽 𝑻 − 𝟏 Corriente inversa de saturación (I S ) 𝑘𝑇 𝑉 𝑇 = 𝑞 Tensión umbral

22. Según lo visto hasta ahora: Los diodos sólo conducen en directa En inversa tan sólo circula una pequeña corriente 𝐼 𝑆 La ecuación que rige este comportamiento es: 𝐼 = 𝐼 𝑆 𝑉 𝐷 𝑒 𝑉 𝑇 − 1 FENÓMENOS DE RUPTURA 22 Algunos fenómenos no considerados modifican o limitan este comportamiento. Ruptura: originan la conducción en inversa del diodo cuando se aplican tensiones negativas a partir de cierto valor ( 𝐼 ≫ 𝐼 𝑆 ) Intensidad máxima en directa Potencia disipada máxima en inversa Detección/emisión de luz

23. El fenómeno de ruptura no tiene por qué ser destructivo si se limita la corriente en inversa. De hecho, existen diodos especialmente diseñados para conducir en inversa (diodos Zener) La conducción en inversa puede deberse a dos fenómenos independientes: túnel o avalancha La intensidad máxima en directa y la potencia máxima en inversa sí son destructivos FENÓMENOS DE RUPTURA 23 Tensión de ruptura: V R Intensidad máxima Potencia máxima (P = V R I D )

24. Polarizado en la región inversa convierte la luz incidente en la zona de deplexión en corriente Funcionamiento en un rango de longitudes de onda, ya que la luz tiene que tener la energía suficiente para generar el par electrón hueco FOTODIODO 24

25. Se conocen por las siglas “LED” (“Light Emitting Diode”) Cuando estos diodos se polarizan en forma directa convierten corriente de polarización directa en luz La luz se produce por recombinación de los portadores mayoritarios Bajo determinadas circunstancias, pueden emitir luz laser, por lo que se denominan diodos laser DIODOS EMISORES DE LUZ 25

26. Emiten a diferentes longitudes de onda, λ (distintos colores), en función de la anchura de la banda prohibida Su tensión umbral de conducción es mayor que en los diodos de Silicio, ya que se basan en otros materiales. Depende del material y puede ser diferente según el color del LED. Valores típicos: – Azul: 3 - 3,6V; Verde: 2,2 - 2,8V; Amarillo: 2 – 2,6V; Rojo: 1,6 - 2,4V Premio Nobel de Física 2014 al LED Azul, que permite diseñar bombillas de luz brillante con gran ahorro energético DIODOS EMISORES DE LUZ 26

27. PRINCIPALES APLICACIONES 27 Tensión de salida solo positiva (o solo negativa) Rectificador Regulador Recortador Tensión de salida constante (Zener en ruptura) Tensión de salida limitada entre un máximo y/o un mínimo Alimentación AC (230 V rms 50 Hz) Alimentación DC (5V)

28. Detector de pico Multiplicador de voltaje Aproximación de funciones Circuitos de protección Varactor (Capacidad variable) Puertas lógicas Restauradores de nivel OTRAS APLICACIONES 28

29. Transistor mosfet Mgr . kilbert chusi huamani

30. ¿Qué es un MOSFET? El MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field Effect Transistor) es un transistor de efecto de campo que controla la corriente entre Drenador ( Drain ) y Fuente ( Source ) mediante un voltaje aplicado en la Puerta (Gate).A diferencia del transistor bipolar, el MOSFET se controla por voltaje, no por corriente.

31. Tipos de MOSFET Existen dos tipos principales según el tipo de canal semiconductor:

32. Estructura y funcionamiento El MOSFET tiene una capa aislante de óxido de silicio que separa la puerta del canal. Cuando se aplica voltaje a la Gate , se crea un campo eléctrico que permite o impide el paso de corriente entre Drain y Source . Sin voltaje en Gate: No hay conducción (MOSFET abierto). Con voltaje en Gate: Se forma un canal conductor → corriente fluye (MOSFET cerrado).

33. Características eléctricas importantes

34. Aplicaciones del MOSFET

35. El multímetro

36. Definición El multímetro es un instrumento electrónico que sirve para medir varias magnitudes eléctricas en un solo dispositivo. Se le conoce también como tester o polímetro .

37. Tipos de Multímetros

38. Partes Principales del Multímetro

39. Magnitudes que se Pueden Medir