Semiconductores, Diodos y Rectificadores.pdf

Semiconductores. SCR, diodos y media onda.

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2. Índice
• Fundamentos de los Semiconductores
• La Unión PN y el Diodo
• Polarización y Curva I-V del Diodo
• Rectificación: de AC a DC
• Impacto en la Tecnología Moderna

3. Electrónica:
Semiconductores
y Diodos
La electrónica moderna se basa en los
semiconductores, materiales que permiten
un control preciso de la corriente eléctrica.
Los diodos, componentes fundamentales,
son dispositivos semiconductores que
dirigen el flujo de electricidad en una única
dirección. Su omnipresencia es evidente en
tecnologías como smartphones,
computadoras y sistemas de energía
renovable.
Ondas electromagnéticas: conectividad en smartphones
y electrónica.

4. Materiales
Semiconductores
Los materiales semiconductores poseen
una conductividad eléctrica intermedia,
ubicándose entre los conductores y los
aislantes. Esta propiedad única les permite
controlar el flujo de corriente bajo ciertas
condiciones. Ejemplos cruciales incluyen el
silicio (Si), fundamental en la electrónica
moderna, y el germanio (Ge).
Germanio policristalino: un semiconductor metálico y
brillante.

5. Semiconductores
Intrínsecos
Semiconductores
Extrínsecos
Son materiales en su estado más puro,
como el Silicio (Si) o el Germanio (Ge), sin
impurezas añadidas. Su conductividad
eléctrica es intrínsecamente baja a
temperatura ambiente. La generación de
pares electrón-hueco por energía térmica
es el principal mecanismo de conducción,
lo que limita su utilidad práctica.
Se obtienen al añadir intencionalmente
impurezas (dopantes) a un semiconductor
intrínseco, alterando drásticamente su
conductividad. Esto crea semiconductores
tipo N (con exceso de electrones, ej., Silicio
dopado con Fósforo) o tipo P (con exceso
de huecos, ej., Silicio dopado con Boro).
Son la base de dispositivos electrónicos
modernos como los microprocesadores
Intel Core i9 y los diodos LED.

6. El Proceso de
Dopaje
El dopaje es la introducción controlada de
impurezas en un semiconductor intrínseco,
como el silicio, para alterar su
conductividad. Al añadir elementos
pentavalentes, como el fósforo o el
arsénico, se crean semiconductores tipo N
con un exceso de electrones libres. Por
otro lado, la adición de elementos
trivalentes, como el boro o el galio, genera
semiconductores tipo P, caracterizados
por la presencia de 'huecos' que actúan
como portadores de carga positiva.
Estructura de enlace covalente del silicio

7. La Unión PN
La unión PN se crea al unir materiales
semiconductores P y N. La difusión de
portadores forma una región de
agotamiento sin cargas libres. Esta
barrera de potencial es vital en
dispositivos como los diodos, controlando
el flujo de corriente.
Modelo de carga eléctrica con componentes electrónicos.

8. ¿Qué es un Diodo?
Un diodo es un componente electrónico
fundamental que permite el flujo de
corriente eléctrica en una sola dirección.
Actúa como una válvula unidireccional,
bloqueando el paso de la corriente en
sentido contrario. Por ejemplo, se utilizan
comúnmente en cargadores de teléfonos
móviles para convertir la corriente alterna
en corriente continua.
Bombilla vintage e ilustraciones de circuitos eléctricos.

9. Polarización
Directa del
Diodo
En polarización directa, la tensión
externa supera la barrera de
potencial intrínseca de la unión PN,
que es aproximadamente 0.7V para el
silicio. Esto permite que una corriente
significativa fluya desde el ánodo
hacia el cátodo con una resistencia
muy baja. Es el principio fundamental
para que componentes como los
rectificadores o los diodos emisores
de luz (LEDs) funcionen.
Circuito eléctrico con bombilla, ilustrando el
flujo de corriente.

10. Polarización
Inversa del
Diodo
Cuando un diodo se polariza
inversamente, el terminal positivo de
la fuente de tensión se conecta al
cátodo (N) y el negativo al ánodo (P).
Esto provoca que la región de
agotamiento se ensanche
significativamente, impidiendo el flujo
de portadores de carga y actuando
como un circuito abierto. Esta
característica es fundamental en
aplicaciones como la protección
contra sobretensiones en circuitos
electrónicos, donde el diodo bloquea
la corriente hasta que la tensión
inversa excede su tensión de ruptura.
Batería con polaridad positiva y negativa
opuestas.

11. Curva
Característica I-V
La curva I-V de un diodo muestra su
comportamiento eléctrico: cómo varía la
corriente (I) con el voltaje (V) aplicado. En
polarización directa, la corriente aumenta
exponencialmente tras alcanzar el voltaje
de umbral, como los 0.7V para diodos de
silicio. En polarización inversa, la corriente
es casi nula hasta el voltaje de ruptura,
donde aumenta drásticamente.
Polarización de la luz al reflejarse en una superficie
dieléctrica.
Midiendo voltaje con un voltímetro y cables de colores.

12. Aplicaciones Clave del Diodo
• Protección: Diodos Zener en reguladores de voltaje.
• Rectificación: Conversión AC a DC en fuentes de poder.
• Detección: Demodulación de señales en radios AM.
• Emisión de luz: LEDs en pantallas e iluminación.

13. Rectificación: AC a
DC
La rectificación es el proceso fundamental
de transformar la corriente alterna (AC) en
corriente continua (DC). Este proceso se
logra eficazmente utilizando diodos
semiconductores, que permiten el flujo de
corriente en una sola dirección. Un
ejemplo práctico es el adaptador de
corriente de una laptop, que convierte la
electricidad de la red (AC) a la DC
requerida por el dispositivo.
Capacitores en serie en un sistema eléctrico.

14. Rectificador de
Media Onda
Un rectificador de media onda utiliza un
solo diodo para permitir el paso de
corriente solo durante la mitad positiva (o
negativa) del ciclo de una señal de
corriente alterna (AC). Esto transforma la
entrada AC en una salida de corriente
continua (DC) pulsante, caracterizada por
tener un alto rizado. Aunque es el circuito
rectificador más simple, su eficiencia es
limitada y no filtra completamente la
componente AC.
Conexiones de resistencias en una placa de circuito.
Patrones de ondas y ritmos sonoros abstractos.

15. Rectificador de
Onda Completa
Un rectificador de onda completa
convierte ambos semiciclos de la señal AC
en DC pulsante, lo que optimiza la
eficiencia energética. Esto duplica la
energía rectificada comparado con uno de
media onda, siendo fundamental en
fuentes de alimentación de dispositivos
como televisores modernos. Su
implementación típica utiliza un puente de
diodos o un transformador con derivación
central. Componentes y flujos de circuitos eléctricos en la
electrónica.

16. Impacto y Futuro
¿Cómo han transformado los semiconductores y los diodos la tecnología
moderna, desde la computación hasta la energía solar, y qué
innovaciones futuras podrían habilitar?

17. Recursos
https://www.youtube.com/watch?v=YnlBSF0_o1Ahttps://
www.youtube.com/watch?v=aPY3I8pG478https://www.youtube.com/
watch?v=gEK4wP1ulSohttps://www.youtube.com/watch?v=FRHpkJDEYuQ

18. Conclusión
• Los semiconductores son esenciales para
controlar la corriente eléctrica.
• Los diodos permiten el flujo de electricidad
en una única dirección.
• El dopaje modifica la conductividad de los
semiconductores.
• La rectificación es vital para convertir AC en
DC en dispositivos.
• Diodos y semiconductores son la base de
nuestra tecnología actual.